FIZIKA
Pripremio: M. R.
Detektor OPERA u laboratoriji Gran Saso u Italiji uzbudio fizičare
Neutrini pre fotona?
Ove jeseni, u razmaku od dva meseca (septembar, novembar), detektor OPERA u laboratoriji Gran Saso (Italija) dva puta je dobro uzbudio fizičare. Niko nije mogao da ostane ravnodušan na čestice koje su se, kako je ustanovljeno, kretala brzinom većom od brzine svetlosti. O čemu je reč?
 |
dr Nenad Vranješ |
- Detektor OPERA (naziv je, kako to obično biva u fizici eksperimentalnih čestica, akronim od Oscillation Project with Emulsiont Racking Apparatus) u pomenutoj laboratoriji, kao i čitav eksperiment, inaugurisan je 2006. godine. Glavni cilj ovog eksperimenta je izučavanje fenomena koji se naziva oscilacije neutrina - kaže dr Nenad Vranješ sa Instituta za fiziku u Zemunu, koji će naredne tri godine biti stacioniran u CERN-u (Ženeva). - Neutrini su elementarne čestice koje slabo intereaguju sa drugim elementarnim česticama, a danas je definitivno potvrđeno da u prirodi postoji tri vrste neutrina: elektronski neutrino, mionski i tau-neutrino. Neutrini pri tom ili imaju masu jednaku nuli ili veoma blisku ovoj vrednosti. Samim tim, shodno Ajnštajnovoj teoriji relativnosti, oni se moraju kretati brzinom jednakoj, ili nešto manjoj od brzine svetlosti u vakuumu.
Šta se, međutim, dogodilo? Merenja u septembru i novembru su pokazala da su neutrini u "fotofinišu" ipak premašili brzinu svetlosti.
- Smatra se da neutrini imaju neobičnu pa, ako hoćete, i fantastičnu osobinu da, tokom svog putovanja, mogu prelaziti iz jedne vrste u drugu: na primer, elektronski neutrino u mionski neutrino a mionski zatim u tau-neutrino, a ovaj opet u elektronski, i tako ukrug. Ovaj fenomen se naziva oscilacije neutrina i postoje jaki eksperimentalni dokazi da on zaista postoji u fizici elementarnih čestica.
OPERA eksperiment je napravljen da bi izmerio prelazak mionskih neutrina u tau-neutrine. Najpre se u CERN-u formira snop protona, koji zatim udaraju u metu i, u tom sudaru, nastaju sekundarne čestice, među njima i mionski neutrini. Doktor Vranješ objašnjava da se posebnom eksperimentalnom tehnikom izdvaja snop ovakvih mionskih neutrina koji se iz CERN-a kroz Zemljinu koru (neutrini slabo intereaguju sa materijom te stoga nije potreban nikakav tunel kao za protone na LHC) šalju u pravcu laboratorije Gran Saso i detektora OPERA. Detektor OPERA bi trebalo da detektuju tau-neutrone, što bi bio dokaz da je određeni broj mionskih neutrina na svom putu, usled fenomena oscilacije, prešao u tau-neutrine.
Kako to obično u eksperimentima biva, da bi se neki fenomen utvrdio i izmerio, potrebna su razna pomoćna merenja, a jedno od tih merenja je merenje brzine neutrina, tj. rastojanja između početne (CERN) i krajnje tačke putovanja neutrina (OPERA i Gran Saso), i vremena preleta. Rastojanje između te dve tačke iznosi oko 730 km i ono je, korišćenjem savremenih GPS uređaja i atomskih časovnika, izmereno sa preciznošću od 20 cm, a vreme preleta sa preciznošću od 1 0 nanosekundi (10 milijarditih delova sekundi , što bi značilo da su neutrini za oko 15 m/sec brži od svetlosti!). To je upravo i izazvalo uzbuđenje i različite spekulacije, dotle da se čitav sadašnji poredak u fizici dovodi u pitanje.
- Kao krajnji rezultat merenja brzine neutrina sa ovako velikom preciznošću, merenja rastojanja i vremena preleta dobijena je vrednost brzine neutrina koja je 20 milionitih delova veća od brzine svetlosti sa eksperimentalnom greškom koja potvrđjuje da je brzina neutrina veća od brzine svetlosti - potvrđuje Nenad Vranješ. - Ovakav rezultat je prvi put objavljen septembra prošle godine na seminaru u CERN-u. Nakon toga su vršena dodatna merenja i testovi, i nije pronađen nikakav izvor sistematske greške. Novi rezultat je objavljen nedavno i konzistentan je sa rezultatom iz septembra.
Naučnici su dosta skeptični prema mogućnosti da se neutrini zaista kreću brže od fotona. Član našeg tima u ATLAS kolaboraciji napominje da, ipak, "niko ne dovodi u sumnju rezultate OPERA eksperimenta, tašnije da su naučnici koji rade na ovom eksperimentu učinili sve što je u njihovoj moći da bi rezultate valjano proverili". Doktor Vranješ ostavlja da je ovakav "neočekivani rezultat posledica nekog neuračunatog efekta". Zato je, kaže, neophodno da se ovakvo merenje sa istom ili većom preciznošću ponovi u nekom nezavisnom ekesperimentu.
- Ukoliko bi posle takve provere zaista bilo potvrđeno da neutrini imaju brzinu veću od fotona, posledice po fiziku bi mogle biti velike i postoji nekoliko mogućih scenarija o kojima se može spekulisati.
Ali, o tome je zaista prerano govoriti u ovom trenutku - zaključuje dr Nenad Vranješ koji je, posle uspešno odbranjenog doktorata u Beogradu, nastavio postdoktorsko usavršavanje na prestižnom francuskom instituta CEA-Saclay.
M. R.
|
