Физики заподозрили нейтрино в преодолении скорости света

Детектор OPERA, весящий 1800 тонн, напичкан электроникой и тяжёлыми фотопластинами (фото OPERA)

Статьи в рецензируемом журнале ещё нет, но новые данные уже взбудоражили всё научное сообщество. Учёные, занятые в итальянском эксперименте, заявили, что ими зафиксировано необычное, невозможное с точки зрения современной физики явление: нейтрино преодолел скорость света.

Сенсационные результаты были получены на детекторе OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), который находится на глубине 1400 метров под итальянскими Альпами в подземной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso).

Сюда прилетают пучки тау-нейтрино, создаваемые протонным суперсинхротроном (SPS) в ЦЕРНе, расположенном в 732 километрах. Этот путь частицы проходят примерно за 3 миллисекунды.

Путь частиц из Женевы в Гран-Сассо (иллюстрация CERN).

Стоит отметить, что тау-нейтрино появляются в процессе движения – из Швейцарии в Италию высылаются мюонные нейтрино (почему это важно, станет ясно позднее). «Переключение» между ароматами происходит спонтанно.

Нейтрино – частицы без заряда и с ничтожной массой, почти не взаимодействующие с другим веществом. Являясь побочным продуктом ядерных реакции, происходящих на Солнце, они наполняют пространство вокруг. В секунду через человеческий глаз проходят миллиарды нейтрино, напоминает Nature. На снимке: первое детектирование частицы в пузырьковой камере в 1970 году (иллюстрация Argonne National Laboratory).

Исследователи в течение двух лет проводили эксперименты и заметили, что нейтрино прибывают в детектор раньше расчётного времени – примерно на 60 наносекунд (всего было зафиксировано порядка 16 тысяч таких событий, происходящее можно было считать статистически значимым).

Учёные могут измерить длину пути, который проходят частицы, с точностью ±20 сантиметров, а со временем движения они не могут ошибиться больше чем на ±10 наносекунд. Полученный результат шокировал исследователей.

«Поначалу мы пытались найти объяснение увиденному. Затем начали искать тривиальные ошибки, за ними сложные ошибки и, наконец, совсем уж неприличные эффекты. Но ничего обнаружить не удалось», — клянётся профессор Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) из университета Берна.

Скорость света в вакууме (299 792 458 метров в секунду) считается максимально возможной скоростью во Вселенной. Ничто не способно двигаться быстрее, утверждает современная физика, в основе которой специальная теория относительности Эйнштейна. Учёные проводили тысячи экспериментов, и ни в одном предел не был преодолён (фото AP).

Теперь учёные просят проверить их результаты всех желающих. «Моя мечта, чтобы другой, независимый эксперимент получил тот же результат. Тогда я смогу вздохнуть с облегчением», — говорит Эредитато.

(Только две лаборатории во всём мире способны на это: американская Fermilab
и японская T2K. Но первая не обладает оборудованием, чтобы обеспечить необходимую, как у европейцев, точность измерений, а вторая стоит после цунами и землетрясения.)

«До тех пор мы ничего не сможем утверждать наверняка. Мы лишь хотим, чтобы научное сообщество помогло нам понять наши сумасшедшие результаты, — говорит Эредитато. — И, конечно, мы понимаем, что последствия могут быть очень серьёзными».

Science приводит слова доктора Чана Кээ Цзюна (Chang Kee Jung) из университета Стони Брук: «Сложно точно измерить время между рождением нейтрино и их ударом в пластины детектора, ведь эти данные получают благодаря GPS. И ошибка здесь составляет десятки наносекунд. Я хотел бы понять, как они получили указанную точность» (фото с сайта sunysb.edu).

Впрочем, мир не перевернётся, ведь нейтрино бомбардируют Землю миллиарды лет.
Новое знание поменяет представление физиков о нашей Вселенной. Если эти частицы всё же опережают свет, нужно будет искать новые закономерности и объяснения.

Кстати, кое-какие объяснения пока ещё не подтверждённому явлению у учёных уже имеются. Например, возможно, происходит некое космическое «короткое замыкание»: нейтрино проходят через другое измерение.

Свои результаты учёные представили в статье на сайте препринтов ArXiv.org, а также анонсируют на сегодняшней конференции в ЦЕРНе. (Смотрите также пресс-релиз центра ядерных исследований.)