La începutul acestui an, o echipă internațională de oameni de știință a anunțat că a găsit neutrini - particule minuscule, cu o masă la fel de mică, dar nulă - care călătorește mai rapid decât viteza luminii. Un fizician care a răspuns la apel a fost dr. Ramanath Cowsik. El a găsit un defect potențial fatal în experimentul care a contestat existența mai mult decât neutrinii ușori.
Nevrinii superluminali (mai repede decât ușorii) au fost rezultatul experimentului OPERA, o colaborare între laboratorul de fizică CERN din Geneva, Elveția și Laboratori Nazionali del Gran Sasso din Gran Sasso, Italia.
Experimentul a cronometrat neutrinii în timp ce au călătorit 730 de kilometri (aproximativ 450 de mile) pe Pământ de la punctul lor de origine de la CERN la un detector din Gran Sasso. Echipa a fost șocată să constate că neutrinii au ajuns la Gran Sasso 60 nanosecunde mai repede decât ar fi avut-o dacă ar călători cu viteza luminii în vid. Pe scurt, acestea păreau a fi superluminale.
Acest rezultat a creat fie o problemă pentru fizică, fie o descoperire. Conform teoriei relativității speciale a lui Einstein, orice particulă cu masă se poate apropia de viteza luminii, dar nu o poate atinge. Deoarece neutrinii au masă, neutrinii superluminali nu ar trebui să existe. Dar, cumva, au făcut-o.
Dar Cowsik a pus sub semnul întrebării geneza neutrinilor. Experimentele OPERA au generat neutrini prin trântirea protonilor într-o țintă staționară. Acest lucru a produs un impuls de pioni, particule instabile care au fost focalizate magnetic într-un tunel unde s-au descompus în neutrino și muoni (o altă particulă elementară minusculă). Muonii nu au mers niciodată mai departe de tunel, dar neutrinii, care pot aluneca prin materie ca o fantomă care trece printr-un perete, continuau spre Gran Sasso.
Cowsik și echipa sa au analizat atent acest prim pas al experimentului OPERA. Ei au investigat dacă „decăderea pionilor ar produce neutrini superluminali, presupunând că energia și impulsul sunt conservate”, a spus el. Neutrinii OPERA aveau multă energie, dar foarte puțină masă, așa că întrebarea era dacă se pot deplasa cu adevărat mai repede decât lumina.
Ceea ce a descoperit Cowsik și echipa sa a fost că, dacă neutrinii produși dintr-un pion au călătorit mai repede decât lumina, durata de viață a pionului ar fi mai lungă și fiecare neutrino ar avea o fracție mai mică din energia pe care o împarte cu muonul. În cadrul actual al fizicii, neutrinii superluminali ar fi foarte dificil de produs. „Ce este mai mult”, explică Cowsik, „aceste dificultăți ar crește doar odată cu creșterea energiei pionilor.
Există o verificare experimentală a concluziei teoretice a lui Cowsik. Metoda CERN de a produce neutrini este duplicată în mod natural atunci când razele cosmice lovesc atmosfera Pământului. Un observator numit IceCube este înființat să observe acești neutrini care apar în mod natural în Antarctica; pe măsură ce neutrinii se ciocnesc cu alte particule, ei generează muoni care lasă urme de licăriri ușoare pe măsură ce trec printr-un bloc gros de aproape 2,5 km (1,5 mile) gros de gheață.
IceCube a detectat neutrini cu o energie de 10.000 de ori mai mare decât oricare generată ca parte a experimentului OPERA, determinându-l pe Cowsik să concluzioneze că pionii părinți trebuie să aibă un nivel de energie corespunzător. Calculele echipei sale bazate pe legile conservării energiei și a impulsului au relevat faptul că durata de viață a acestor pioni ar trebui să fie prea lungă pentru ca ei să se descompună în neutrinii superluminali.
După cum explică Cowsik, detecția de IceCube a neutrinilor cu energie mare este indică faptul că pionii se descompun în funcție de ideile standard ale fizicii, dar neutrinii vor aborda doar viteza luminii; nu o vor depăși niciodată.
Sursa: Pionii nu vor să se descompună în Neutrino-urile mai rapide
