Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Międzynarodowy zespół uczonych poinformował, że neutrino podróżują szybciej od światła. Jeśli doniesienia te się potwierdzą, jesteśmy być może świadkami olbrzymiego przełomu w fizyce.

Antonio Ereditato, rzecznik prasowy grupy, stwierdził, że prowadzone wielokrotnie w ciągu ostatnich trzech lat eksperymenty wykazały, że neutrino wysyłane z CERN-u do włoskiego wykrywacza neutrin Borexino przybywały tam o 60 nanosekund szybciej, niż mogłoby przybyć światło.

Jesteśmy pewni naszych wyników. Sprawdzaliśmy je wielokrotnie, braliśmy pod uwagę wszystko, co mogło je zakłócić. Teraz chcemy, by sprawdziły je niezależne zespoły naukowe - mówił Ereditato.

Założenie, że nic nie może podróżować szybciej niż światło wynika ze szczególnej teorii względności Einsteina. Prędkość światła i przekonanie o jej nieprzekraczalności to jeden z kluczowych elementów Modelu Standardowego.

Podczas eksperymentów prowadzonych w ramach projektu OPERA z CERN-u do Gran Sasso wysłano 15 000 wiązek neutrino. CERN od Gran Sasso dzieli 730 kilometrów. Światło przebyłoby taką odległość w 2,4/1000 części sekundy. Neutrino były o 60 nanosekund szybsze. To maleńka różnica, jednak niezwykle ważna. Odkrycie jest tak niesamowite, że każdy powinien bardzo ostrożnie do niego podchodzić - dodał Ereditato.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ciekawe, czy uwzględnili prędkość obrotową ziemi, bo jeśli neutrino leciało "pod prąd" to wtedy wykrywacz neutrin mógł się przesunąć w stronę lecącej cząstki skracając de facto między nimi dystans.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ciekawe, czy uwzględnili prędkość obrotową ziemi, bo jeśli neutrino leciało "pod prąd" to wtedy wykrywacz neutrin mógł się przesunąć w stronę lecącej cząstki skracając de facto między nimi dystans.

Jeszcze mozna dorzucic predkosc poruszania sie ziemi po orbicie (~30km/s), ukladu slonecznego w galaktyce (~200km/s). Ale podejrzewam ze juz na to dawno wpadli :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Podejrzewam że oba ośrodki są dość solidnie osadzone na jednej ziemi, więc prędkość galaktyki raczej nie będzie miała wpływu + neutrino nie lecą po promieniu ziemi, tylko na skróty :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Tu jest artykuł: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1109/1109.4897.pdf

730km to 2.4ms, z czego 60ns to 1/40600 czyli jakieś 18m - różnica niby niewielka, ale jednak spora z perspektywy pomiaru prędkości światła. Pewnie jeszcze pozostało dużo niewyeliminowanych możliwych źródeł błędów, jak np. to że wcale nie żyjemy w układzie inercjalnym (jest dużo przyspieszeń związanych z ruchem obrotowym Ziemi, dookoła słońca etc.)...

 

Natomiast jeśli to rzeczywiście jest prawda, to różnica prędkości jest zdecydowanie za mała żeby rezygnować ze szczególnej teorii względności. Oznaczałoby to tylko i wyłącznie że jednak nam się tylko wydawało że to foton osiąga największą możliwą prędkość ośrodka które nas otacza (m.in. pola elektromagnetycznego) - że jednak możliwe są też bardziej "aerodynamicze" (polodynamiczne :) ) konstrukcje pola, które przemierzają je ciut szybciej.

 

Wiemy że czyste pole elektromagnetyczne może propagować co najwyżej z prędkością światła, ale czy na pewno wiemy że np. pole odpowiedzialne za oddziaływanie słabe także? Neutrino jest konstrukcją na pograniczu tych dwóch pól.

Bezpośrednie eksperymentalne zweryfikowanie takiej hipotezy jest dla mnie wręcz niewyobrażalne (ma ktoś pomysł? Albo np. jak się zastanowić, to tak naprawdę wiemy tylko jak grawitacja działa na nukleony - jak praktycznie zweryfikować że tak samo działa na same elektrony? Sterna-Gerlacha dla elektronów dalej nie udało się przeprowadzić...)

 

ehhh ... już widzę na Phsorgu wytłumaczenie że to przecież idą na skróty przez dodatkowe wymiary ;/ w takim razie dlaczego fotony nie mogą? Ale podstawowy problem z dodatkowymi wymiarami to to, że jeśli jest jakakolwiek interakcja z nimi (chociażby poprzez neutrina), to bardzo wyraźnie by to było widać na poziomie termodynamiki - np. energia by odpływała do tamtych wymiarów ...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

 

Oznaczałoby to tylko i wyłącznie że jednak nam się tylko wydawało że to foton osiąga największą możliwą prędkość ośrodka które nas otacza (m.in. pola elektromagnetycznego) - że jednak możliwe są też bardziej "aerodynamicze" (polodynamiczne :) ) konstrukcje pola, które przemierzają je ciut szybciej.

 

Czyli energie uzyskiwane z wykorzystaniem E=mc2 byłyby trochę większe, itd?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Piotrze, E=mc2 tylko wiąże ze sobą dwa rodzaje mas (z jakichś bodajże czterech: inercjalna, grawitacyjna, energia którą można by uzyskać podczas anihilacji i dająca częstotliwość de Broglie/Zitterbewegung).

W teorii pola jest ukrytych dużo więcej stałych i naleciałości historycznych (o bardzo wysokiej inercji), tak że z automatu przyjmuje się że prędkość propagacji wszystkich pól jest stała i basta ... co tak naprawdę nie jest zupełnie potwierdzone eksperymentalnie, pozostawiając dużo miejsca na takie niedokładności jak rzędu 1/40000.

Foton to konstrukcja pola elektromagnetycznego, natomiast neutrino raczej głównie pola oddziaływań słabych.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Natomiast jeśli to rzeczywiście jest prawda, to różnica prędkości jest zdecydowanie za mała żeby rezygnować ze szczególnej teorii względności.

 

Biorąc pod uwagę jak zachowuje się współczynnik Lorentza w okolicy c to nie trzeba przekraczać c - wystarczy je osiągnąć i STS nadaje się na...

 

Próżnia ma niezerowe przenikalności, być może chodzi prędkość w hipotetycznej próżni o zerowych przenikalnościach, zatem nie stawiającej "oporu" fali em.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jajcenty, przepraszam - przez STW miałem cały czas na myśli lorenzowsko niezmiennicze teorie pola.

W bardzo upraszczającym rozumieniu STW o którym mówisz, rzeczywiście pojawia się istotny problem.

Zrozumienie kryształu dwójłomnego o dwóch różnych prędkościach światła nie wymaga łamania STW, tak samo STW nie wyklucza że próżnia pozwala na różne prędkości propagacji różnych rodzajów drgań. Szukano różnic w prędkości fotonów o różnej energii z błysków gamma dla wytłumaczenia egzotycznych teorii, bodajże z silnie negatywnym rezultatem.

Tutaj natomiast mamy coś bardzo innego - jedne drgania to pola elektromagnetycznego, drugie (neutrin) głównie pola oddziaływań słabych - "ortogonalnych w bardzo fundamentalnym sensie". Tego drugiego oddziaływania to tak naprawę dobrze nie rozumiemy i przeprowadzenie bezpośrednich eksperymentów jest praktycznie niemożliwe.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A swoją drogą - znamy jakąkolwiek cząstkę, coś innego niż światło (mam na myśli całe widmo EM), co poruszało by się ze stałą  prędkością c lub bardzo zbliżoną? (naturalnie sama z siebie, bez rozpędzania w akceleratorze)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ciekawe, czy uwzględnili prędkość obrotową ziemi, bo jeśli neutrino leciało "pod prąd" to wtedy wykrywacz neutrin mógł się przesunąć w stronę lecącej cząstki skracając de facto między nimi dystans.

 

To kompletnie nie moja dziedzina ale z tego co pamiętam z lekcji fizyki takie parametry się nie liczą bo jak to nam obrazowo tłumaczono jeśli będziemy lecieli statkiem kosmicznym rozpędzonym do prędkości światła i wystrzelimy z tego statku pocisk ten pocisk będzie się nadal poruszał z prędkością światła o ile dobrze pamiętam miało to związek z teoria względności czy coś w tym stylu .

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
Pewnie jeszcze pozostało dużo niewyeliminowanych możliwych źródeł błędów, jak np. to że wcale nie żyjemy w układzie inercjalnym (jest dużo przyspieszeń związanych z ruchem obrotowym Ziemi, dookoła słońca etc.)...

W ramach wciąż obowiązującej teorii nie ma to znaczenia. Więc albo błąd jest czysto techniczny albo teoria jest zła.

O przenikalności "mi" i "epsilon" i prędkości światła uczą w szkole średniej, więc też nie szukałbym tu błędu.

Dla mnie albo to błąd techniczny albo coś naprawdę wielkiego. Dodajmy że neutrina mają masę spoczynkową.

Dalej, oddziaływanie słabe nie słynie z dużego zasięgu, więc generalnie nie pasuje do tych 700 km.

Prędzej stawiałbym na nieznany proces fizyki kwantowej.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

.....Prędzej stawiałbym na nieznany proces fizyki kwantowej.

 

Tak! Prędzej cos takiego, rodzaj odwrocenia zasady nieoznaczonosci Heisenberga. Neutrino za chwile od wyslania bedzie zmierzone w punkcie "b", jednak upiornie "ono" juz to wie, ze będzie złapane, wiec sie dluzej nie ukrywa i pokazuje sie wczesniej niz jego nadejscie jest spodziewane;D Taka neutrinowa "ciuciubabka" - "i tak mnie zaraz zlapiesz wiec popsuje ci zabawe i juz jestem:P" wow:D

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

A ja nie rozumiem dlaczego gdyby to okazało się prawdą miałoby skreślać STW? Istnieje całkiem zgrabna teoria o tachionach. Neutrina jeśli przemieszczają się szybciej niż światło, to po prostu mają urojoną masę. Mnie to pasuje. Wiem, masę neutrin określano do tej pory jako rzeczywistą, więszką od zera a nie większą niż (tu jakaś tam liczba) eV. Jednak to jak to wyznacząją jest dość pokrętne. Poszukałem prac na ten temat i znalazem taką np.:

http://arxiv.org/pdf/1108.5034v1

O ile dobrze rozumiem, to naukowcy nie wyznacząją bezpośrednio masy neutrin, ale kwadrat ich masy, który w dodatku wychodzi im na minusie. Mają rozkład dla tej wartości z wartością oczekiwaną poniżej zera i odchyleniem standardowym przekraczającym zero. Widząc to brać naukowa wywala część rozkładu poniżej 0 jako niefizyczny. A może to błąd?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

thikim, po pierwsze w szczególnej teorii względności istotne jet założenie inercjalności układu, czyli braku przyśpieszeń. Jednak tego typu poprawki raczej nie miałyby szans wytłumaczyć tych 60ns.

 

Co do tego że oddziaływanie słabe nie słynie z dużego zasięgu ...

Jest ono związane zwykle z większymi energiami niż EM - stopnie swobody pola odpowiadające za oddziaływanie słabe trudniej wychylić ze stanu równowagi. Dzięki tej większej 'stałej sprężystości'(węższych studni potencjału), deformacja tych stopni swobody mogłaby teoretycznie propagować szybciej ... tyle że energia z tych 'twardych sprężyn' zwykle szybko ucieka(dysypuje) do innych stopni swobody, czyli oddziaływanie słabe ma bezpośrednio niewielki zasiąg.

Sytuacja się zmienia w przypadku cząstek - tutaj deformacja stopni swobody związanych z oddziaływaniem słabym jest integralną częścią cząstki - porusza się razem z nią. Myślę że teoretycznie oddziaływanie słabe mogłoby się poruszać jeszcze szybciej, ale trochę spowalnia cząstkę w pobliże c to że występują tam też zjawiska EM.

 

A co do konieczności jakichś dodatkowych 'efektów kwantowych', to jeśli tylko nie trzymamy się ortodoksyjnie jej mistycyzmu, to można ją po prostu

zrozumieć ( http://www.racjonalista.pl/forum.php/s,404014 ) - to wszystko jest bardzo sensowne i nie ma tam miejsca na jakieś dodatkowe magiczne efekty.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Też mam wyjaśnienie i to nawet całkiem proste:P  posiada 3 założenia.

1. prędkość światła jest nieprzekraczalna.

2. neutrina nie oddziałują z ośrodkiem w którym się poruszają, dlatego poruszają się z maksymalną możliwą prędkością z jaka jest osiągalna - w tym wypadku prędkością światła.

3. Na szybkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej wpływ posiada rodzaj oraz gęstość ośrodka w jakim się ona rozchodzi.

 

Rozwinięcie:

- dysponujemy prędkością rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w próżni, która jak jednak wiadomo nie jest wcale "pusta", ponieważ ośrodek może spowalniać rozchodzenie się fali elektromagnetycznej, mierzona przez nas prędkość jest rzeczywistą prędkością rozchodzenia się fali w jakimś ośrodku (w tym wypadku próżni), a nie maksymalną rzeczywistą prędkością rozchodzenia się fali w pustce.

- jak powszechnie wiadomo neutrina oddziałują z ośrodkiem w minimalnym zakresie, nie są spowalniane przez ośrodek, lub dzieje się to w nieznacznym stopniu.

 

Wniosek:

- nie wykonano żadnych błędów pomiarowych przy badaniu prędkości neutrin. Jedynie prędkość światła jaką zmierzyliśmy i która porównujemy z szybkością neutrin okazuje się mniejsza od maksymalnej prędkości światła, ponieważ nie dysponujemy ośrodkiem w którym światło nie byłoby spowalniane.

 

Proste i logiczne no nie? Szczególna teoria względności dalej się trzyma a E=mc2 nadal obowiązuje ;]

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Stawiałbym raczej na desynchronizację zegarów. Bo skąd wiadomo, że czas mierzony w jednym ośrodku badawczym jest taki sam ja w drugim? Czy kiedy mamy 2 zegary atomowe, synchronizujemy je ze sobą, a następnie jeden z nich przewozimy na pewną odległość, to czy nie zachodzi mikro dylatacja czasu (przemieszczenie zegara z miejsca na miejsce ma wpływ prędkość upływu czasu)?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Bardzo ciekawy artykuł o dyskusji na temat możliwych źródeł błędów:

http://arstechnica.com/science/news/2011/09/neutrino-results-depend-on-exquisite-measurements-of-time-space.ars

Dobrym argumentem że neutrina poruszają się z prędkością światła jest to że ich strumień z wybuchu supernowej jest obserwowany równocześnie z fotonami ... jednak pozostaje np. ewentualność że można je rozpędzić do większej prędkości, ale pole elektromagnetyczne je dość szybko wyhamowuje do c (poprzez jakieś promieniowanie Czerenkowa?)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Proste i logiczne no nie? Szczególna teoria względności dalej się trzyma a E=mc2 nadal obowiązuje ;]

 

Nieco wcześniej ja również zasugerowałem, że c w próżni to mniej niż c w "pustej" próżni :) ale po namyśle: istnienie idealnego ośrodka z zerowymi przenikalnościami (próżnia ma małe ale niezerowe) obala STW.

J.C. Maxwell pokazuje, że c = 1/sqrt(e0*m0) -> nieskończoności i w takim ośrodku foton jest wszędzie  :P

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Dobrym argumentem że neutrina poruszają się z prędkością światła jest to że ich strumień z wybuchu supernowej jest obserwowany równocześnie z fotonami ... jednak pozostaje np. ewentualność że można je rozpędzić do większej prędkości, ale pole elektromagnetyczne je dość szybko wyhamowuje do c (poprzez jakieś promieniowanie Czerenkowa?)

 

No tak, skoro na 780 metrach mamy 60 ns to na latach świetlnych powinniśmy obserwować strumień neutrin potem długo długo nic, a wreszcie rozbłysk. Jeśli dobrze policzyłem różnica powinna wynosić około 20 godzin na każdy rok świetlny.

 

Jaka jest szansa na weryfikację tego eksperymentu przez inną ekipę na innym sprzęcie?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Nieco wcześniej ja również zasugerowałem, że c w próżni to mniej niż c w "pustej" próżni :) ale po namyśle: istnienie idealnego ośrodka z zerowymi przenikalnościami (próżnia ma małe ale niezerowe) obala STW.

J.C. Maxwell pokazuje, że c = 1/sqrt(e0*m0) -> nieskończoności i w takim ośrodku foton jest wszędzie  :P

 

Dopiero po napisaniu swojego posta zauważyłem twój :) jakoś tak mi przemknął. Ale, nie jest ważneczy taki ośrodek istnieje czy nie, ważne jest to że próżnia wyhamowuje falę elektromagnetyczną, i mierzona przez nas prędkość jest pozorną prędkością maksymalną, mniejszą od rzeczywistej jaka może zostać osiągnięta w układzie (wszechświecie).

 

- To że na krótkim odcinku neutrina są szybsze do fali EM, nie znaczy że w dużej skali też tak będzie, fala EM pędzi w ośrodku ze stałą prędkością, cząsteczki którym układ mimo wszystko stawia drobny opór stopniowo wyhamowują, im mniejsza prędkość cząsteczki tym mniejszy opór stawia ośrodek, dlatego też bardzo prawdopodobne, że po jakimś czasie ich prędkość się zrównuje.

 

- Jednak mimo powyższego, powinna być możliwość zaobserwowania drobnych odchyleń w czasie rejestracji neutrin i fotonów z rozbłysków w kosmosie, neutrina na krótkich dystansach powinny być trochę szybciej, a te na dłuższych minimalnie wolniejsze. Ale wymaga to istnienia sprzężonego detektora, który byłby w stanie rejestrować jednocześnie obie cząsteczki.

 

- A może jednak jak ktoś wspomniał komuś się po prostu zegarek spieszy? ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Co do śpieszenia się zegarków to polecam wczorajszy wykład z CERNu:

http://cdsweb.cern.ch/record/1384486

wszystko wygląda bardzo porządnie zrobione...

A co wyhamowywania, to naturalne tutaj wydawałoby się promieniowanie Czernkowa o którym wspomniałem - jeśli w strukturze neutrina jest coś związanego z polem EM (np. jakieś wyższe momenty elektryczne, magnetyczne), powinien być wyhamowywany do prędkości światła.

Właśnie sprawdziłem że z SN1987A (168 tys. lat świetlnych) też neutrina (24 w 13s) pojawiły się przed fotonami(3 godziny):

http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova_Early_Warning_System

ale to opóźnienie wydaje się wynikać z charakteru procesu: netrina pochodzą z zapadnięcia jądra, a fotony muszą dopiero przebić się przez otoczkę.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Z tą prędkością światła i teorią względności jest jak z każdą poprzednią słuszną teorią, jeśli faktycznie to prawda to teoria względności będzie miała tylko "mały" update tzn założenia dla których działa. Wkurzają mnie z lekka opinie niektórych  naukowców i dziennikarzy którzy mówią już o pomyłce Einsteina i obaleniu teorii z której korzystamy od lat i dotychczas nas nie zawiodła, a w codziennym życiu wykorzystujemy wynalazki które ją wykorzystują zjawiska opisane w tej teorii.

To jest chyba normalne że razem ze zgłębianiem struktury świata, poznajemy coraz dokładniej prawa które zawsze są tylko uogólnieniem. Każdy by chciał aby to wszystko było jak E=mc^2 gdzie jedno i drugie jest całkowicie znane, w rzeczywistości nie ma tak, prawo to znowu może być z lekka poprawione o dodatkowe czynniki zazwyczaj bliskie zeru...,

Odkrycie jeśli prawdziwe to wg. mnie wcale nie zaprzeczyłoby STW, tylko nada jej jakieś ograniczenia/założenia i nadal będziemy spokojnie korzystać z LASERów i GPSu ;-) wiedząc jak działają.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Fragment wypowiedzi prof. Krzysztofa Meissnera na ten temat:

"Prędkość światła, której nic nie może przekroczyć, odnosi się do próżni. Może więc to ośrodek, przez który neutrina wędrowały ze Szwajcarii do Włoch - a więc skały - dał taki dziwaczny efekt? Już kiedyś zresztą pomierzono, że samo światło może pozornie poruszać się szybciej od "prędkości światła", jeśli tylko przechodzi przez coś, co... zatrzymuje fotony. Bo de facto część z nich się wtedy przedziera, a dzięki mechanice kwantowej mają krótszą drogę do pokonania - dlatego wydaje się, jakby przyspieszały."

 

Prof. Ewa Rondio:

"Już dawniej myślano, że neutrina mogą być tachionami, czyli hipotetycznymi cząstkami elementarnymi, które poruszają się szybciej od światła."

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Z calkowitą pewnością zakładam hipotezę iż w odpowiednim ośrodku istnieje możliwość ruchu z prędkością większą od prędkości cząstki neutrino podpierając tezę, że jeżeli prędkość czegokolwiek posiada określoną granicę to jest to dowodem istnienia dyferencjału ośrodków przedgranicznego i zagranicznego z punktu widzenia obserwatora rozpatrującego zagadnienie, a zatem konkludując twierdzę istnienie ośrodka ograniczającego ogranicznik górnego kresu (stanowiącego ogranicznik niższego rzędu) prędkości światła w odmaterializowanym ośrodku przestrzennym.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zaobserwować wpływ grawitacji na antymaterię. Fizycy z CERN eksperymentalnie wykazali, że grawitacja działa na antymaterię tak, jak i na materię – antyatomy opadają na źródło grawitacji. Nie jest to niczym niespodziewanym, różnica w oddziaływaniu grawitacji na materię i antymaterię miałaby bardzo poważne implikacje dla fizyki. Jednak bezpośrednia obserwacja tego zjawiska jest czymś, czego fizycy oczekiwali od dziesięcioleci. Oddziaływanie grawitacyjne jest bowiem niezwykle słabe, zatem łatwo może zostać zakłócone.
      Naukowcy z CERN pracujący przy eksperymencie ALPHA wykorzystali atomy antywodoru, które są stabilne i elektrycznie obojętne, do badania wpływu grawitacji na antymaterię. Uczeni utworzyli antywodór łącząc antyprotony – uzyskane w urządzeniach AD i ELENA pracujących w Antimatter Factory – z pozytonami (antyelektronami) z radioaktywnego sodu-22. Atomy antywodoru umieszczono następnie w pułapce magnetycznej, która chroniła je przed wejściem w kontakt z materią i anihilacją. Całość umieszczono w niedawno skonstruowanym, specjalnym urządzeniu o nazwie ALPHA-g, które pozwala na śledzenie losu atomów po wyłączeniu pułapki.
      Symulacje komputerowe wykazywały, że – w przypadku materii – około 20% atomów powinno opuścić pułapkę przez górną jej część, a około 80% – przez dolną. Naukowcy wielokrotnie przeprowadzili eksperymenty z użyciem antymaterii, uwzględniając przy tym różne ustawienia pułapki i różne możliwe oddziaływania poza oddziaływaniami grawitacyjnymi. Po uśrednieniu wyników eksperymentów okazało się, że antymateria zachowuje się tak, jak materia. Około 20% atomów antywodoru uleciało z pułapki górą, a około 80% – dołem.
      Potrzebowaliśmy 30 lat by nauczyć się, jak stworzyć antyatomy, jak utrzymać je w pułapce, jak je kontrolować i jak je uwalniać z pułapki, by oddziaływała na nie grawitacja. Następnym etapem naszych badań będą jak najbardziej precyzyjne pomiary przyspieszenia opadających antyatomów. Chcemy sprawdzić, czy rzeczywiście atomy i antyatomy opadają w taki sam sposób, mówi Jeffrey Hangst, rzecznik prasowy eksperymentu ALPHA.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      CERN poinformował, że w przyszłym roku przeprowadzi o 20% mniej eksperymentów, a w roku bieżącym akcelerator zostanie wyłączony 28 listopada, 2 tygodnie wcześniej, niż planowano. Zmiany mają związek z niedoborami energii i rosnącymi jej kosztami. W ten sposób CERN chce pomóc Francji w poradzeniu sobie z problemami z dostępnością energii.
      CERN kupuje 70–75% energii z Francji. Gdy wszystkie akceleratory w laboratorium pracują, zużycie energii wynosi aż 185 MW. Sama infrastruktura Wielkiego Zderzacza Hadronów potrzebuje do pracy 100 MW.
      W związku ze zbliżającą się zimą we Francji wprowadzono plan zredukowania zużycia energii o 10%. Ma to pomóc w uniknięciu wyłączeń prądu. Stąd też pomysł kierownictwa CERN, by pomóc w realizacji tego planu. Ponadto rozpoczęto też prace nad zmniejszeniem zapotrzebowania laboratorium na energię. Podjęto decyzję m.in. o wyłączaniu na noc oświetlenia ulicznego, rozpoczęcia sezonu grzewczego o tydzień później niż zwykle oraz zoptymalizowania ogrzewania pomieszczeń przez całą zimę.
      Działania na rzecz oszczędności energii nie są w CERN niczym niezwykłym. Laboratorium od wielu lat pracuje nad zmniejszeniem swojego zapotrzebowania i w ciągu ostatniej dekady konsumpcję energii udało się ograniczyć o 10%. Było to możliwe między innymi dzięki zoptymalizowaniu systemów chłodzenia w centrum bazodanowym, zoptymalizowaniu pracy akceleratorów, w tym zmniejszenie w nich strat energii.
      W CERN budowane jest właśnie nowe centrum bazodanowe, które ma ruszyć pod koniec przyszłego roku. Od początku zostało ono zaprojektowane z myślą o oszczędności energii. Znajdą się tam m.in. systemy odzyskiwania ciepła generowanego przez serwery. Będzie ono wykorzystywane do ogrzewania innych budynków laboratorium. Zresztą już teraz ciepło generowane w jednym z laboratoriów CERN jest używane do ogrzewania budynków w pobliskiej miejscowości Ferney-Voltaire. Trwają też prace nad optymalizacją systemu klimatyzacji i wentylacji oraz nad wykorzystaniem energii fotowoltaicznej.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Rada CERN jednogłośnie przyjęła dzisiaj plan dotyczący strategii rozwoju badań nad fizyką cząstek w Europie. Plan zakłada m.in. wybudowanie 100-kilometrowego akceleratora cząstek. O stworzeniu wstępnego raportu projektowego budowy Future Circular Collider (FCC) informowaliśmy na początku ubiegłego roku.
      The European Strategy for Particle Physics został po raz pierwszy przyjęty w 2006 roku, a w roku 2013 doczekał się pierwszej aktualizacji. Prace nad jego obecną wersją rozpoczęły się w 2018 roku, a w styczniu ostateczna propozycja została przedstawiona podczas spotkania w Niemczech. Teraz projekt zyskał formalną akceptację.
      CERN będzie potrzebował znaczniej międzynarodowej pomocy, by zrealizować swoje ambitne plany. Stąd też w przyjętym dokumencie czytamy, że Europa i CERN, za pośrednictwem Neutrino Platform, powinny kontynuować wsparcie dla eksperymentów w Japonii i USA. W szczególności zaś, należy kontynuować współpracę ze Stanami Zjednoczonymi i innymi międzynarodowymi partnerami nad Long-Baseline Neutriono Facility (LBNF) oraz Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).
      Obecnie szacuje się, że budowa nowego akceleratora, który byłby następcą Wielkiego Zderzacza Hadronów, pochłonie co najmniej 21 miliardów euro. Instalacja, w której dochodziłoby do zderzeń elektronów z pozytonami, miała by zostać uruchomiona przed rokiem 2050.
      Zatwierdzenie planów przez Radę CERN nie oznacza jednak, że na pewno zostaną one zrealizowane. Jednak decyzja taka oznacza, że CERN może teraz rozpocząć pracę nad projektem takiego akceleratora, jego wykonalnością, a jednocześnie rozważać inne konkurencyjne projekty dla następcy LHC. Myślę, że to historyczny dzień dla CERN i fizyki cząstek, zarówno w Europie jak i poza nią, powiedziała dyrektor generalna CERN Fabiola Gianotti po przyjęciu proponowanej strategii.
      Z opinią taką zgadzają się inni specjaliści. Dotychczas bowiem CERN rozważał wiele różnych propozycji. Teraz wiadomo, że skupi się przede wszystkim na tej jednej.
      Przyjęta właśnie strategia zakłada dwuetapowe zwiększanie możliwości badawczych CERN. W pierwszym etapie CERN wybuduje zderzacz elektronów i pozytonów, którego energia zostanie tak dobrana, by zmaksymalizować produkcję bozonów Higgsa i lepiej zrozumieć ich właściwości.
      Później instalacja ta zostanie rozebrana, a w jej miejscu powstanie potężny zderzacz protonów. Urządzenie będzie pracowało z energiami rzędu 100 teraelektronowoltów (TeV). Dla porównania, LHC osiąga energie rzędu 16 TeV.
      Zadaniem nowego zderzacza będzie poszukiwanie nowych cząstek i sił natury. Większość technologii potrzebna do jego zbudowania jeszcze nie istnieje. Będą one opracowywane w najbliższych dekadach.
      Co ważne, mimo ambitnych planów budowy 100-kilometrowego zderzacza, nowo przyjęta strategia zobowiązuje CERN do rozważenia udziału w International Linear Collider, którego projekt jest od lat forsowany przez japońskich fizyków. Japończycy są zadowoleni z takiego stanowiska, gdyż może pozwoli to na przekonanie rządu w Tokio do ich projektu.
      W przyjętej właśnie strategii czytamy, że CERN będzie kontynuował rozpoczęte już prace nad High Luminosity LHC (HL-LHC), czyli udoskonaloną wersją obecnego zderzacza. Budowa 100-kilometrowego tunelu i zderzacza elektronów i pozytonów ma rozpocząć się w roku 2038. Jednak zanim ona wystartuje, CERN musi poszukać pieniędzy na realizację swoich zamierzeń. Chris Llewellyn-Smith, były dyrektor generalny CERN, uważa, że do europejskiej organizacji mogłyby dołączyć Stany Zjednoczone, Japonia i Chiny, by powołać nową globalną organizację fizyczną.
      Nie wszyscy eksperci entuzjastycznie podchodzą do planów CERN. Sabine Hossenfelder, fizyk teoretyczna z Frankfurckiego Instytutu Zaawansowanych Badań krytykuje wydawanie olbrzymich kwot w sytuacji, gdy nie wiemy, czy zwiększanie energii zderzeń cząstek przyniesie jakiekolwiek korzyści naukowe poza pomiarami właściwości już znanych cząstek. Z opinią tą zgadza się Tara Shears z University of Liverpool. Uczona zauważa, że o ile powodem, dla którego budowano LHC było poszukiwanie bozonu Higgsa i urządzenie spełniło stawiane przed nim zadanie, to obecnie brak dobrze umotywowanych powodów naukowych, by budować jeszcze potężniejszy akcelerator. Nie mamy obecnie żadnych solidnych podstaw. A to oznacza, że cały projekt obarczony jest jeszcze większym ryzykiem, mówi. Dodaje jednak, że jednocześnie wiemy, że jedynym sposobem na znalezienie odpowiedzi są eksperymenty, a jedynymi miejscami, gdzie możemy je znaleźć są te miejsca, w które jeszcze nie zaglądaliśmy.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W uruchomionym ponownie po trzech latach Wielkim Zderzaczu Hadronów rozpoczęto nowe testy modelu, który ma wyjaśnić masę neutrina. Zgodnie z Modelem Standardowym te cząstki, których nie można podzielić na mniejsze składowe – jak kwarki czy elektrony – zyskują masę dzięki interakcji z polem bozonu Higgsa. Jednak neutrino jest tutaj wyjątkiem. Mechanizm interakcji z bozonem Higgsa nie wyjaśnia jego masy. Dlatego też fizycy badają alternatywne wyjaśnienia.
      Jeden z modeli teoretycznych – mechanizm huśtawki, seesaw model – mówi, że znane nam lekkie neutrino zyskuje masę poprzez stworzenie pary z hipotetycznym ciężkim neutrinem. Żeby jednak ten model działał, neutrina musiałyby być cząstkami Majorany, czyli swoimi własnymi antycząstkami.
      Naukowcy pracujący w Wielkim Zderzaczu Hadronów przy eksperymencie CMS postanowili mechanizm huśtawki, poszukując neutrin Majorany powstających w bardzo specyficznym procesie zwanym fuzją bozonów wektorowych. Przeanalizowali w tym celu dane z CMS z lat 2016–2018. Jeśli model huśtawki by działał, w danych z kolizji powinny być widoczne dwa miony o tym samym ładunku elektrycznym, dwa oddalone od siebie dżety cząstek o dużej masie oraz żadnego neutrino.
      Uczeni nie znaleźli żadnych śladów neutrin Majorany. To jednak nie znaczy, że ich praca poszła na marne. Udało im się bowiem ustalić nowy zakres parametrów, które określają zakres poszukiwań ciężkiego neutrino Majorany. Wcześniejsze analizy w LHC wskazywały, że ciężkie neutrino Majorany ma masę powyżej 650 GeV. Najnowsze badania wskazują zaś, że należy go szukać w przedziale od 2 do 25 TeV. Teraz naukowcy z CMS zapowiadają zebranie nowych danych i kolejne przetestowanie modelu huśtawki.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Od czasu odkrycia oscylacji neutrin wiemy, że neutrina mają niezerową masę. Dotychczas nie udało się jej precyzyjnie określić. Tymczasem neutrina to najbardziej rozpowszechnione, a jednocześnie najtrudniejsze do zbadania, ze wszystkich znanych nam cząstek. Teraz międzynarodowy zespół naukowcy pracujący przy eksperymencie KATRIN przełamał ważną barierę. Po raz pierwszy wykazano, że masa neutrino jest mniejsza od 1 elektronowolta (eV).
      KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) znajduje się w Karlsruhe Institute for Technology w Niemczech. Uruchomiony w 2018 roku projekt to owoc współpracy Czech, Niemiec, Rosji, USA i Wielkiej Brytanii. Pracuje przy nim około 130 naukowców. Na łamach Nature ogłoszono właśnie, że podczas drugiej kampanii badawczej masę neutrina określono na 0,7 eV, a poziom ufności pomiaru wynosi 90%. W połączeniu z danymi z pierwszej kampanii badawczej KATRIN pracujący przy eksperymencie naukowcy ogłosili, że górny limit masy neutrina wynosi 0,8 eV. Tym samym wiemy, że neutrino jest o co najmniej 500 000 razy lżejsze od elektronu.
      Głównym elementem eksperymentu KATRIN jest największy na świecie spektrometr. Urządzenie ma 23 metry długości i 10 metrów szerokości. Wewnątrz panuje próżnia. Najpierw przeprowadzany jest rozpad beta trytu, w wyniku którego powstaje elektron i antyneutrino. Następnie elektron, bez zmiany jego energii, jest kierowany do spektrometru. Pomiary energii samego neutrina nie są możliwe, ale możemy precyzyjnie mierzyć energię elektronu. Jako, że możemy zmierzyć łączną energię elektronu i antyneutrina oraz energię samego elektronu, jesteśmy w stanie poznać energię czyli masę, antyneutrina.
      Gdy przed 5 laty opisywaliśmy zakończenie prac nad KATRIN i niezwykłą podróż komory próżniowej do miejsca montażu, cytowaliśmy ekspertów, którzy twierdzili, że KATRIN może być ostatnią nadzieją współczesnej fizyki,by bez nowej rewolucyjnej technologii zmierzyć masę neutrina. To koniec drogi, mówił wówczas Peter Doe, fizyk w University of Washington.
      Obecnie fizyk Björn Lehnert z Lawrence Berkeley National Laboratory, który pracuje przy KATRIN, mówi, że przez najbliższe 3 lata naukowcy będą  prowadzili kolejne eksperymenty, by zebrać więcej danych, jednak ze względu na sposób pracy KATRIN nie spodziewa się zmniejszenia poziomu niepewności. Czynnikiem ograniczającym KATRIN jest chemia, ponieważ używamy molekuł trytu (T2). Molekuły to złożone obiekty, mają więcej stopni swobody niż atomy, więc każdy ich rozpad jest nieco inny i inny jest ostateczny rozkład elektronów. W pewnym momencie nie będziemy już mogli udoskonalać pomiaru masy neutrina, gdyż sam początkowy rozpad jest obarczony pewnym marginesem niepewności. Jedynym sposobem na udoskonalenie pomiarów stanie się wówczas wykorzystanie trytu atomowego. Będzie z niego korzystał planowany dopiero eksperyment Project 8. Jest on bardzo obiecujący, ale miną lata zanim zostanie uruchomiony.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...