Megint fénynél gyorsabb részecskéket mértek

Szeptemberben nagy visszhangja volt a részecskefizikai kutatások európai intézete, a CERN bejelentésének, amelyben az intézet tudatta, hogy az olaszországi Gran Sasso Laboratóriummal közösen végzett kísérletben a fénysebességnél gyorsabban mozgó részecskék nyomaira bukkantak. A bejelentést a kísérlet résztvevői is fenntartásokkal kezelték mondván, az elméleti fizika alapjait megrengető felfedezést többször is ellenőrizni kell.

Einstein relativitáselméletéből az következik, hogy a fénysebesség nem átléphető, és ez a teória nagyon jól szolgálta a kutatókat az elmúlt száz évben. Nem csoda, hogy a fizikusok nagy része szkeptikusan fogadta szeptemberben a CERN közleményét. Az intézet pénteken újabb eredményekkel szolgált, ami arra utal, hogy a jelenség nem egyszeri anomália volt: megismételték a kísérletet, és ezúttal is a fénynél gyorsabb részecskéket találtak.

Szokatlan áriák az OPERA-ban

A kísérletet ezúttal is a két intézmény 2006-ban megkezdődött OPERA együttműködésében végezték el. Az OPERA fő célja egy ritka részecskeátalakulás – a müon-neutrínó oszcillációja tau-neutrínóvá – megfigyelése volt, a kísérletben a Genf mellett található CERN egyik létesítményéből lőttek neutrínónyalábot az onnan 730 kilométerre fekvő olasz laboratóriumba. Az adatokat elemezve tűnt fel nekik, hogy néhány részecske a vártnál hatvan nanoszekundummal korábban érkezett meg, ami azt jelentette, hogy ezek a neutrínók 299 792 kilométer per másodpercnél, azaz a fénysebességnél gyorsabban mozogtak.

Az eredmény akkor még az OPERA tagjait is megosztotta, 15 kutató nem is volt hajlandó nevét adni a kísérletet leíró tanulmányhoz. Ezek egyike volt az olasz Nemzeti Nukleáris Fizikai Intézet egyik kutatója, Luca Stanco, aki az újabb kísérletet viszont már névvel vállalta. „Az eredményeink meggyőzőnek tűnnek. Sok kritikát kaptunk, de a legtöbb kifogásnak sikerült megfelelnünk” – nyilatkozta Stanco a New Scientistnek.

Az egyik legfontosabb kritika az volt, hogy a kísérletben nehéz egyes neutrínókat biztosan követni. A kísérlet újrafuttatására azonban a két intézet tagjai új módszert dolgoztak ki, amivel még jobban kiszűrhették a bizonytalanságokat. Így figyeltek meg 20 olyan eseményt, ami a fénysebességnél gyorsabb neutrínóra utalt. Az eredeti kísérletben 16 ezer ilyen eseményt tapasztaltak, de Stanco szerint a mostani 20 sokkal meggyőzőbb eredmény.

Újabb és újabb tesztek

A kutatócsoport a statisztikai elemzőmódszereket is újra ellenőrizte, hogy biztosak legyenek abban, a kísérlet hibaszázaléka tényleg csak tíz nanoszekundum. Ennyi jött ki az ismételt ellenőrzésnél is, Stanco szerint az új kísérlet eredménye teljesen kompatibilis az előzővel. Ez győzte meg az olasz fizikust, az újabb tanulmányon – ami egy európai fizikai szaklapban fog megjelenni – az ő neve is szerepelni fog. Az OPERA hat-hét fizikusa azonban még mindig nem hajlandó nevével vállalni a fénynél gyorsabb neutrínókat.

Az OPERA újabb tesztekre is készül, például a két intézet közti optikai kábel hosszát is újra meg fogják mérni. A megdöbbentő eredményt azonban csak más intézetben. független kísérlettel történő megerősítés után lehet elfogadni. Ilyen készül több kutatóintézetben is, de csak hónapok múlva lehetnek meg az első eredmények.

Legkorábban valószínűleg csak 2012 második felében derül ki, hogy a jelenséget valamilyen mérési vagy számolási hiba okozta, vagy tényleg léteznek a fizikában olyan aszimmetriák, amikre Einstein nem gondolt, amikor majdnem száz éve megalkotta a relativitáselmélet alapjait. De ha ez be is következik, ez sem jelenti majd azt, hogy Einstein teóriáját sutba lehet vetni, legfeljebb néhol további magyarázatot kell fűzni hozzá.