Големите брзини на неутрините губат енергија; Квантен свет; SciLogs - блогови за наука
Кога го напишав мојот пост на тахиони, оставив една важна точка настрана. Експериментот CNGS не е единствениот показател за брзината на неутрините. Истрагата за супернова во 1987 година обезбеди горна граница за брзината на неутрините, што е јасно под вредноста пријавена од соработката на ЦЕРН. Неутрините во таквата супернова имаат значително помала енергија отколку што се претпоставува дека е побрза од лесната. Ако ова може експериментално да се потврди, тогаш неутрините не би биле тахиони, бидејќи нивната брзина се зголемува со зголемување на енергијата и не се намалува како со тахионите.
Сепак, од постоењето на неутрини, чија брзина ја надминува брзината на светлината при високи енергии, произлегува дека тие не требало да стигнат до детекторот во Италија со целосна енергија. Теоретските физичари Ендру Коен и Шелдон Глешоу го истакнаа ова во публикација на 29 септември, а Мет Штраслер беше доволно kindубезен да го објасни аргументот подетално на својот блог.
Аргументот може да се разбере ако некој се запраша зошто, на пример, мион се распаѓа во електрон и пар на неутрино-антинеутрино по некое време, но електронот е стабилен. На електронот му недостасува енергија за распаѓање. Тој е најлесен од ваков вид и затоа постои (за сите што знаеме) на неодредено време. Неутрините се стабилни и затоа што имаат многу мала маса и едноставно нема полесни честички за распаѓање. Тој аргумент е точен, но тој е само дел од вистината. Електроните можете да ги направите толку брзо што еден пар потешки елементарни честички излегуваат од електронот во детекторот за честички. Таков процес на формирање на парови е возможен само во материја, каде расејувањето може да се случи на стационарни или барем многу побавни честички.
Преглед графика на Мет Штраслер за брзините на неутрините измерени во различни експерименти. Мерењата се достапни и за повисоките и за пониските неутрински енергии кои не означуваат неутрини кои се побрзи од светлината. Графичката е преземена од блогот на Мет Штраслер.
Во вакуум, не е можно формирање на парови со еден брз електрон затоа што, истовремено со зачувување на енергијата, мора да се бара зачувување на количината на движење и моментумот. На крајот на краиштата, генерираните честички исто така мора да можат да летаат и на тој начин да апсорбираат не само енергија, туку и динамика од генерирачката честичка. Бидејќи моментумот и енергијата на честичката се поврзани едни со други со формулите дадени во мојот последен напис, моментумот што честичката го губи со даден излез на енергија не е доволен за да се генерира нов пар честички.
Уште полесно е да се види дека единствен брз електрон не може да произведе тешки честички ако се земе принципот на релативност како основа. Теоријата на релативитет вели дека сè што може да се случи во брзо движење на референтната рамка може да се случи и во мирување. Може да се создаде координатен систем за секој електрон во движење во кој лежи оваа честичка. Во овој систем, електронот ја има својата нормална енергија за одмор и очигледно не може спонтано да се распаѓа во потешки честички. Значи, ниту електронот што се движи не може.
Аргументот за релативноста се распаѓа кога честичките можат да станат побрзи од светлината и со тоа да го нарушат принципот на релативност. Овие честички нужно имаат различна брзинска зависност од енергијата и моментумот. На крајот на краиштата, токму таа релација спречува обичните честички да станат побрзи од светлината.
Коен и Глешоу ја познаваат слабата интеракција доволно добро за да можат да проценат дека генерацијата на парови е побрза од светлосните неутрини. Тие пресметале дека со брзината измерена во експериментот ОПЕРА, честичките со енергија од 140 мегаелектронволти и повеќе се способни спонтано да ослободат пар електрони и позитрони и да изгубат три четвртини од својата енергија во тој процес. Тие исто така пресметаа колку брзо овој слаб процес ќе доведе до губење на енергијата. Резултатот е дека скоро сите неутрини на должината на 730 км пат помеѓу генерацијата во ЦЕРН и мерењето во масивот Гран Сасо сигурно изгубиле голем дел од својата енергија. Меѓутоа, таму, високите енергии на неутрино се мереа несмалено. Значи, има нешто рибино во овој експеримент.
Дали сега треба да го отфрлиме мерењето затоа што теоретичарите пресметале дека не можат да бидат точни? Се разбира не. Задачата на физиката е да објасни наб observedудувани појави, а не да филтрира кои наб observудувања се дозволени, а кои не. Познатиот физичар Ли Смолин во коментарите на блогот на Мет Штраслер истакнува дека аргументот на Коен и Глешоу содржи претпоставка дека брзината поголема од светлината всушност го нарушува принципот на релативност. Може да се замисли покомплицирана теорија што дозволува различни гранични брзини за различни честички без да се наруши овој принцип. Ваквата теорија не би била опфатена со овој аргумент.
Резултатот од премногу брзите неутрини во експериментот ОПЕРА затоа ги загатнува теоретичарите и експериментаторите. За мене сè уште изгледа дека мора да има грешка во експерименталното одредување на брзината. Едноставно кршење на релативноста на Ајнштајн се чини дека е исклучено со аргументот презентиран овде. Решението е или многу едноставно (грешка во мерењето) или значително покомплицирано, бидејќи теорија што може да објасни побрзо од брзината на светлината без загуба на енергија сè уште не постои.
Анотација:
Може да ме најдат и на Твитер, Гугл+ или Фејсбук.