27 сентября 2011, 10:42

RSS

Facebook

ВКонтакте

Twitter

PDA

IPAD

Свежий номер

Мнения

Фото и видео

Политика

Экономика

Бизнес

Общество

В мире

Культура

Спорт

Страна – Аппаратная борьба в «Справедливой России» сказалась на списке кандидатов

Страна – Претензии КПРФ на победу не мешают ее членам обсуждать перспективы эмиграции

Мир – Грузия уговаривает Россию вернуть контроль за Южной Осетией

Экономика / Бизнес – Соцсеть сделала шаг к монетизации контента

Культура – Борис Гребенщиков представил в Москве свой новый альбом

Спорт – Премьер-лига окончательно распалась на две части

RSSAcademia / Наука

Tweet

Email

Print

Embed

Опубликовано 27 сентября, 00:05, в газете «Московские новости» № 127

Сверхсветовая OPERA

Физики получили данные, выходящие за рамки общепринятых теорий

Алексей Тимошенко, Сергей Троицкий

В аудитории ЦЕРНа, где в минувшую пятницу был организован разбор эксперимента, проведенного в тоннелях между Швейцарией и Италией, ученые сидели в проходах, на ступенях и даже на полу

Контекст

Алексей Тимошенко
Трещины в будущее

Коллайдеры могут изменить физику элементарных частиц

Сенсация из ЦЕРНа не продержалась и трех дней

ТЕГИ: наука, физика элементарных частиц, ЦЕРН

Конец минувшей недели был ознаменован сенсационным событием — утром 23 сентября физики Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) заявили, что засекли частицы, скорость которых оказалась выше скорости света. Речь идет о пучке нейтрино, прошедшем под землей от ЦЕРНа до итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо. Если эта информация будет подтверждена в ходе аналогичных экспериментов, представления физиков об устройстве нашего мира и представления обывателей о физиках придется существенно корректировать.

Схема эксперимента OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus — проект наблюдения так называемых осцилляций нейтрино при помощи детектора с фотоэмульсией) была такова: на ускорителе SPS, который также предоставляет заряженные частицы для Большого адронного коллайдера, получают пучок протонов. Эти протоны, набрав высокую энергию, направляются в графитовые блоки, где вступают в ядерные реакции, порождающие в том числе и нейтрино — легкие элементарные частицы с огромной проникающей способностью.

Нейтрино, родившиеся в ЦЕРНе, проходили через 730 км земной коры, практически не взаимодействуя с горными породами. Выйдя в тоннель лаборатории Гран-Сассо, они столь же легко прошли через несколько стеллажей со свинцовыми блоками, между которыми лежали пластины с фотоэмульсией в окружении детекторов. Лишь немногие нейтрино сталкивались с атомами, и в этих случаях детекторы подавали ученым сигнал — один из блоков поймал потенциально интересную частицу.

Блок вынимали из стеллажа, а лежащие меж свинцовых листов фотопластины отправляли в проявку. Нейтрино, вступая во взаимодействие с атомами фотоэмульсии, порождали другие частицы, которые оставляли характерные следы, способные предоставить ученым ценную информацию. Особенно ценную в сочетании с отмеченным временем попадания нейтрино в установку.

Зная время появления нейтрино в ЦЕРНе (ускоритель SPS выдает пучки протонов строго по расписанию), время попадания нейтрино в детектор, а также расстояние между детектором и «генератором нейтрино» с точностью до долей метра, ученые смогли вычислить скорость. На фоне всех тонкостей проектирования детекторов и сложнейших формул физики элементарных частиц это кажется несерьезным, однако именно эта арифметическая задача дала неожиданный результат: нейтрино двигались на 0,002% быстрее скорости света! Возможная погрешность значительно меньше, так что списать на неточности эксперимента не выйдет.

«После многих месяцев проверок и перепроверок мы не смогли найти источник погрешности, способной объяснить результат измерений, — заявил Антонио Эридитато, представитель группы физиков, работающих в рамках эксперимента OPERA, и руководитель лаборатории физики высоких энергий в университете швейцарского Берна. — Мы продолжим работу, но будем ждать независимых измерений, которые могут прояснить наши собственные данные». Директор ЦЕРНа Серджио Бертолуччи также настаивает: «Мы должны убедиться в том, что тут нет более простого объяснения». Осторожность ученых понятна — ведь признание полученного результата истинным способно, по словам Бертолуччи, привести к перевороту в физике. «Если результаты подтвердятся, это будет означать революцию в физике, которая бывает раз в сто лет», — отметил в интервью ИТАР-ТАСС и главный научный сотрудник Института ядерной физики Российской академии наук, член-корреспондент РАН Игорь Ткачев. Он, впрочем, тоже предлагает подождать перепроверки и уточняет, что это открытие «не будет означать слома всей современной физики, а лишь ее развитие в сторону более общей теории — точно так же, как теория относительности Эйнштейна вобрала в себя физику Ньютона».

Неучтенные погрешности в работе ученых, недочеты в схеме эксперимента и прочие «более простые объяснения» вечером в минувшую пятницу пытались найти на специально организованном в ЦЕРНе семинаре. Аудитория, в которой проходило это мероприятие, была переполнена: обсуждение велось на ступеньках, в проходах и даже на полу. На протяжении часа после оглашения доклада всем желающим предоставили возможность высказать свои замечания и найти ошибку — но безуспешно. Как пояснил «МН» участвовавший в обсуждении старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН Сергей Троицкий, доклад «оставил впечатление чисто сделанной экспериментальной работы, несмотря на странный результат».

Теперь ученым предстоит сравнивать данные эксперимента OPERA с другими наблюдениями. Это само по себе обещает быть крайне сложной задачей, ведь скорость нейтрино измеряли и ранее, получая при этом вполне обычные, то есть не превышающие скорость света, результаты. Причем не только на Земле, но и в астрономических масштабах, засекая нейтрино от вспышек сверхновых звезд практически одновременно с электромагнитным излучением. Например, нейтрино от вспышки SN1987A приходили раньше на несколько часов, но это было обусловлено не разницей скоростей, а астрофизическими процессами в момент взрыва умирающих звезд. Если бы нейтрино действительно двигались на 0,002% быстрее, разница во времени составляла бы не часы, а годы: так что здесь определенно что-то не сходится.

Но в любом случае физики предупреждают, что глобального пересмотра современных представлений не будет. Во всяком случае, пока что ученым удавалось объяснить неординарные результаты экспериментов, не прибегая к такой экзотике, как, скажем, теории с переменной скоростью света или с иной (по сравнению со стандартной теорией относительности) зависимостью массы от скорости. Истории науки, конечно, известны примеры того, как одна «неудобная» задача указывала на скорый принципиальный переворот во всех представлениях человечества об окружающем мире, но таких случаев по отношению к «сенсациям», обусловленным ошибками эксперимента, все же было немного.

Фундамент устоит

Современная физика стоит на трех фундаментальных теориях. Специальная теория относительности (СТО) гласит, что мы живем в четырехмерном пространстве-времени и не можем преодолеть скорость света, общая теория относительности (ОТО) добавляет сюда гравитацию как искривление пространства, а квантовая механика (КМ) задает правила поведения объектов на микроскопическом уровне. Замедление времени при движении с околосветовой скоростью возникает в рамках СТО, черными дырами нельзя заниматься без знания ОТО, равно как и без понимания квантовой механики нельзя объяснить природу излучения атомами света в лазере или даже обычной лампе накаливания.
Сочетание СТО и КМ дает теории, описывающие процессы с участием микроскопических частиц очень больших скоростей, и на этом союзе основана ядерная физика, физика ускорителей и заметная часть астрофизики. Кварковая модель, описывающая поведение кварков квантовая хромодинамика тоже результаты сочетания СТО с КМ, равно как и Стандартная модель в целом.

Правомерность специальной теории относительности или квантовой механики подтверждена не только напрямую в экспериментах по измерению скорости света или поведению частиц, но и косвенным путем — в экспериментах по проверке теорий следующего уровня. Так что в любом случае речь может идти о расширении моделей, а не о выбрасывании существующих в корзину.
Специальной теории относительности ничего не грозит, потому как речь в ней идет именно о невозможности достижения скорости света, а не о том, что не может быть частиц, которые движутся быстрее. Формально никто не мешает рассматривать частицы, которые изначально имеют сверхсветовую скорость (для таких даже есть специальное название: тахионы).

В то же время очень серьезные проблемы могут возникнуть у других теорий. Например, у квантовой теории поля. В ней тахионы обладают крайне неприятной особенностью — отрицательной энергией. У пустого пространства энергия равна нулю, а у тахионов она отрицательна — значит, тахионы будут самопроизвольно высыпаться в буквальном смысле слова из вакуума, что чересчур даже по меркам физики элементарных частиц, где не работают многие бытовые представления о правильности окружающего нас мира

«Результат будет принят, если его подтвердит независимый эксперимент»

Сергей Троицкий
старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН, доктор физико-математических наук

Всерьез этот результат будет принят, если его подтвердит независимый эксперимент. Наиболее перспективным представляется проверка экспериментом MINOS в США, который проводил аналогичную работу и в 2007 году представил похожий результат. Правда, его достоверность была практически нулевой из-за очень маленькой статистики, которая за четыре года, безусловно, должна была сильно улучшиться.

Если эффект подтвердится в данных MINOS, то потребуется существенное изменение наших представлений о физике элементарных частиц, а возможно, и ядерных реакций, идущих с испусканием нейтрино. Мне представляется наиболее интересным вариант с существованием дополнительных пространственных измерений. В этом случае четырехмерная лоренцева инвариантность (нарушение которой может послужить одним из многочисленных возможных объяснений и некоторых других экспериментов, не обладающих на сегодняшний день достаточной точностью) не должна быть точной.

С теоретической точки зрения есть разные модели, которые достаточно трудно, хотя и возможно согласовать с опытными данными, в частности с сигналом от сверхновой 1987А. Одна из согласованных моделей была недавно (до результата OPERA) разработана Сергеем Сибиряковым в нашем Институте ядерных исследований РАН.

Tweet

Email

Print

Embed

Код для блогаВыделите и скопируйте текст<div style="position:relative !important; background:url(http://mn.ru/i/embed_c.png) 0 0 repeat-y !important; width:452px !important;"><div style="background:url(http://mn.ru/i/embed_top.png) 0 0 no-repeat !important; min-height:220px;"><div style="background:url(http://mn.ru/i/embed_bot.png) 0 100% no-repeat !important; min-height:200px; _height:200px; padding:10px !important;"><div style="height:60px !important; margin:0 0 10px !important;"><a href="http://mn.ru" style="display:block !important; width:207px !important; height:60px !important; border:0 !important;"></a></div><a href="http://mn.ru/newspaper_science/20110927/305235955.html"><img src="http://mn.ru/images/30524/13/305241374.jpg" style="border:0 !important; float:left !important; margin:3px 13px 0 10px !important;" alt="" /></a><div style="overflow:hidden !important;"><div style="font:bold 18px Georgia !important; color:#231f20 !important; margin-bottom:8px !important;"><a href="http://mn.ru/newspaper_science/20110927/305235955.html" style="color:#231f20 !important; text-decoration:none !important; border:0 !important;">Сверхсветовая OPERA</a></div><div style="font:normal 13px Arial !important;"><a href="http://mn.ru/newspaper_science/20110927/305235955.html" style="color:#797979 !important; text-decoration:none !important; border:0 !important;">Физики получили данные, выходящие за рамки общепринятых теорий</a></div><div style="font:normal 12px Arial !important; text-align:right !important; margin:10px 10px 0 0 !important;"><a href="http://mn.ru/newspaper_science/20110927/305235955.html" style="color:#bf1f24 !important; text-decoration:none !important; border:0 !important;">Читать на mn.ru</a></div></div></div></div></div>

Адрес получателя

Ваша подпись

Комментарий (необязательно)

Код на картинке

Статья отправлена на указанный email

Отправить еще

Присоединяйтесь

Комментарии

Самое популярное

Политолиги комментируют перестановку в российском правящем тандеме

Новый лидер «Правого дела» Андрей Дунаев рассказал «МН» о ФСБ, бизнесе старшей сестры и человеческих ценностях

Данила Антоновский считает, что хаос на дорогах столицы — дело рук Среднего Московского Водителя

Для среднего выпускника московского вуза зарплата является определяющим фактором при поисках работы

Количество упавших самолетов говорит о стране больше, чем политическая движуха

В других разделах

ГородПочему Собянин назначил своим советником экс-главу Москвы Гавриила Попова

Первая полосаПрезидент уволил Алексея Кудрина

Экономика / БизнесРоссийской концерн и корейская компания разошлись в точке сдачи газа

Экономика / БизнесЧиновники обещают не обманывать друг друга

МирВ Абхазии прошла инаугурация президента Александра Анкваба

КультураВ петербургском театре «Приют комедианта» режиссер Константин Богомолов использовал «Короля Лира»

СпортДавор Шукер о «Зените», «Анжи», «Реале» и своей карьере

МненияС приходом осени власти резко активизировались с карательными инициативами

Свежий номер

Мнения

Фото и видео

Политика

Экономика

Бизнес

Общество

В мире

Культура

Спорт

© 2010-2011 ФГУП РИА Новости и НП ИД Время

Все права на опубликованные на сайте www.mn.ru материалы охраняются в соответствии с законодательством РФ. При использовании материалов обязательна активная ссылка на источник.

Редакция не несет ответственности за достоверность рекламных объявлений, размещенных на сайте www.mn.ru, а также за содержание веб-сайтов, на которые даны гиперссылки (hyperlinks)

Дизайн: Garcia Interactive

О нас

Адрес: 119021, Москва, ул. Зубовский бульвар, д. 4

Телефон: (+7-495) 645-6411

Факс: (+7-495) 645-6407

E-mail: [email-masked]

Реклама в «Московских новостях»

Бесплатная копия газеты

Об издании

"Московские новости" везде

RSS

Facebook

ВКонтакте

Twitter

PDA

iPad