Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Próby wyjaśnienia fenomenu neutrino szybszego od światła

Recommended Posts

Gdy przed trzema tygodniami świat obiegła sensacyjna wiadomość o przekroczeniu prędkości światła przez neutrino, setki naukowców ruszyły do pracy, zastanawiając się nad wyjaśnieniem tego fenomenu. Do zbiorów arXiv trafiło już ponad 80 prac, których autorzy próbują opisać nowo odkryte zjawisko. Niektóre z nich sugerują powstanie nowej fizyki, w której np. neutrino podróżują przez dodatkowe wymiary, inni twierdzą, że odkrycie naukowców pracujących przy eksperymencie OPERA da się wyjaśnić na gruncie istniejących teorii.

W jednym z artykułów zwrócono uwagę, że gdy w 1987 roku zaobserwowano potężną supernową (SN 1987A), pochodzące z niej neutrino dotarły na Ziemię trzy godziny wcześniej niż zauważono emitowane przez eksplozję światło. Wówczas wyjaśniono to zjawisko faktem, że dla neutrino cała materia jest praktycznie przezroczysta, mogą one podróżować bez przeszkód. Tymczasem fotony są wielokrotnie pochłaniane, odbijane i ponownie emitowane. Naukowcy doszli wówczas do wniosku, że z tego też powodu fotony wydostały się z eksplodującej gwiazdy później niż neutrino. Autorzy współczesnego opracowania wyliczają, że gdyby neutrino podróżowały szybciej od światła, a różnica w prędkości byłaby taka, jaką uzyskano w eksperymencie OPERA, to neutrino ze wspomnianej supernowej powinny dotrzeć do nas ponad cztery lata przed fotonami. Tymczasem różnica wynosiła trzy godziny.

Z kolei laureat Nagrody Nobla Sheldon Glashow i jego koledzy zwracają uwagę, że zgodnie z Modelem Standardowym neutrino o wystarczająco dużej energii powinno doprowadzić do powstania par elektron-pozytron. W procesie tym, zwanym emisją Cohena-Glashowa, dochodzi jednak do zmniejszenia energii neutrino, co z kolei prowadzi do spowolnienia jego ruchu. Tym samym neutrino nie mogłoby przekroczyć prędkości światła.

Ronald A.J. van Elburg zauważa natomiast, że pomiary odległości i czasu podróży neutrino były wykonywane za pomocą systemu GPS. System ten korzysta z satelitów, które bez przerwy krążą wokół Ziemi. Sama Ziemia również się obraca, a zatem źródło neutrino (CERN) i wykrywacz neutrino w Gran Sasso zmieniały w czasie eksperymentów położenie względem siebie. Elburg wylicza, że zmiany położenia powinny doprowadzić do niedokładności pomiaru wynoszącej 64 nanosekundy. Tymczasem uczeni z Włoch informowali, że neutrino przybyły o 60 nanosekund szybciej od światła, co potwierdzałoby obliczenia Elburga.

Środowisko naukowe ciągle toczy gorące spory mające na celu wyjaśnienie wyników eksperymentu OPERA. Nam pozostaje czekać, aż uczeni wypracują wspólny pogląd na ten temat.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Może to jest tak, że po ich wytworzeniu w akceleratorze, mają one taką prędkość początkową, że na odległości 732 km daje im czas przebycia 60ns krótszy niż to wynika z prędkości światła w próżni, ale gdyby przeprowadzić eksperyment na dłuższym dystansie np dwukrotnym, okazałoby się że wcale to nie jest 120ns, ale coś z przedziału 60-120ns. Mogłoby tak być, że początkowa prędkość neutrin jest większa niż c, ale w miarę pokonywania odległości coś hamuje te czątki, czy też tracą energię i ta prędkość stopniowo spada, zbliżając się do c (od górnej strony) ale jej nie przekraczając ani nie osiągając. Może są to czątki które mogą się poruszać wyłącznie z prędkością większą niż c, ale ich prędkość nie jest stała i może w miarę upływu czasu dążyć do c.

 

To by tłumaczyło obserwację neutrin od odległej o 168 tys lat świetlnych SN 1987A w zaledwie trzy godziny przed światłem, i wynik ok 60ns ostatnio uzyskany między CERN i OPERA na dystansie 732 km.

 

Jaka jest odległość w prostej (przez skorupę ziemską) między MINOS i Fermilab?

 

Ciekawe czy jeśli zostanie powtórzony tam ten eksperyment i neutrina nadal okażą się być szybsze niż c, to czy przy innej odległości od akceleratora zostanie zachowana proporcja odległości między akceleatorami i detektorami, oraz wynikającej z odległości różnicy czasu.

 

A moze dałoby się w MINOS odbierać neutrina generowane w CERN, jak i żeby OPERA odbeirała neutrina generowane przez Fermilab? Wtedy byłoby więcej opcjii pomiarów.

 

Dotychczas jeśli chodzi o pomiary laboratoryjne, znamy wynik tylko w przypadku jednej odległości.

 

Drugi przypadek to własnie SN 1987A.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
System ten korzysta z satelitów, które bez przerwy krążą wokół Ziemi. Sama Ziemia również się obraca, a zatem źródło neutrino (CERN) i wykrywacz neutrino w Gran Sasso zmieniały w czasie eksperymentów położenie względem siebie.

 

Jakim cudem?? skoro dla światła 730km to pikuś (2,5milisekundy). Jestem zdziwiony że nie używają zegarów atomowych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak najbardziej korzystają z zegarów atomowych. Satelity GPS są synchronizowane właśnie wg nich

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Tufts University stworzono magnetyczne kompozyty elastomerowe, które poruszają się w różny sposób w odpowiedzi na światło. Z takich materiałów można by produkować wiele różnych urządzeń, od prostych silników i zaworów po ogniwa fotowoltaiczne samodzielnie kierujące się w stronę światła słonecznego.
      Znamy wiele naturalnych przypadków reakcji na światło. Wystarczy przypomnieć sobie kwiaty czy liście zwracające się w stronę słońca. Materiały, które zostały wykorzystane przez naukowców z Tufts wykorzystują temperaturę Curie, czyli granicę temperatury, przy której ferromagnetyk zmienia swoje właściwości. Zmiana temperatury powoduje utratę i odzyskanie właściwości magnetycznych. Biopolimery i elastomery wzbogacone ferromagnetykiem CrO2 po wystawieniu ich na działanie promienia lasera czy promieni słonecznych ogrzewają się, tracą właściwości magnetyczne, a gdy się schłodzą, odzyskują te właściwości. Materiały takie w odpowiedzi na obecność pola magnetycznego w zależności od kształtu, mogą wykonywać proste ruchy, jak zginanie się, zwijanie czy zwiększanie swojej powierzchni. Możemy połączyć te proste ruchy w bardziej złożone, jak pełzanie, chodzenie czy pływanie. A wszystko można kontrolować bezprzewodowo, za pomocą światła, mówi profesor Fiorenzo Omenetto.
      Zespół Omenetto zaprezentował działanie wspomnianych materiałów tworząc elastyczne chwytaki, które w odpowiedzi na światło łapały i puszczały przedmioty. Jedną z zalet takich materiałów jest fakt, że możemy selektywnie aktywować fragment ich struktury poprzez skoncentrowanie na nich światła, mówi jedna z autorek badań, Meng Li. I w przeciwieństwie do innych materiałów pobudzanych światłem, które bazują na ciekłych kryształach, nasze materiały mogą poruszać się od lub do źródła światła. Wszystko to pozwala na budowę zarówno dużych, jak i małych obiektów wykonujących złożone, skoordynowane ruchy, dodaje uczona.
      Naukowcy stworzyli prosty mechanizm, który nazwali „silnikiem Curie”. Materiał w kształcie okręgu został zamocowany na osi i umieszczony w pobliżu stałego magnesu. gdy na fragment okręgu padło światło lasera, utracił on właściwości magnetyczne, doszło do zaburzenia równowagi sił i okrąg się obrócił. Wówczas oświetlony dotychczas fragment znalazł się w cieniu, odzyskał właściwości magnetyczne, a utracił je fragment obok, który znalazł się w promieniu lasera. W ten sposób prosty silnik ciągle się obracał.
      Dobierając odpowiednio kształt materiału, właściwości światła i pola magnetycznego, możemy teoretycznie uzyskać bardziej złożone i precyzyjne ruchu, jak zwijanie i rozwijanie, przełączanie zaworów w mikrokanalikach z płynami, możemy napędzać silniki w skali nano i wiele innych rzeczy, mówi Omenetto.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na fińskim Aalto University uzyskano kondensat Bosego-Einsteina stworzony ze światła i plazmonów powierzchniowych. Ich wzajemne oddziaływanie tworzy polarytony plazmonów powierzchniowych.
      Przed niemal stu laty Einstein i Bose przewidzieli, że prawa mechaniki kwantowej mogą spowodować, iż duże grupy cząstek mogą zachowywać się tak, jakby były jedną cząstką. Zjawisko to nazwano kondensacją Bosego-Einsteina. Pierwszy kondensat tego typu udało się uzyskać dopiero w 1995 roku.
      Kondensaty uzyskiwano już wielokrotnie i w różnych konfiguracjach, jednak naukowcy ciągle nad nimi pracują. Chcą bowiem uzyskiwać je szybciej, w wyższych temperaturach i mniejszej skali. Mają bowiem nadzieję na praktyczne ich wykorzystanie. Z kondensatu Bosego-Einsteina można by stworzyć ekstremalnie małe źródło światła, które niezwykle szybko będzie przetwarzało dane.
      Fińscy uczeni poinformowali o stworzeniu kondensatu Bosego-Einsteina ze światła i elektronów poruszających się na powierzchni złotych nanopręcików. W przeciwieństwie do większości wcześniej uzyskiwanych kondensatów ten z Aalto, jako że złożony jest głównie ze światła, pojawia się w temperaturze pokojowej, nie trzeba całości schładzać do temperatur bliskich zera absolutnego.
      Korzystając ze współczesnych metod produkcyjnych jesteśmy w stanie w łatwy sposób uzyskać macierz z nanopręcików. W ich pobliżu można skupiać światło na bardzo małych powierzchniach, mniejszych nawet od długości fali światła w próżni. Te właściwości dają nam interesujące perspektywy dla przyszłych badań i zastosowań praktycznych nowego kondensatu, mówi profesor Päivi Törmä.
      Głównym problemem związanym z nowym rodzajem kondensatu jest fakt, że błyskawicznie się on pojawia i znika. Z naszych wyliczeń wynika, że czas jego życia jest liczony w pikosekundach, wyjaśnia doktorant Antti Moilanen. Naukowcy musieli więc wymyślić sposób na udowodnienie istnienia czegoś, co znika po bilionowych części sekundy. Wpadli na pomysł, by zmusić kondensat do poruszania się. Kondensat powoduje, że złote nanopręciki emitują światło. Obserwując to światło możemy badać zmiany kondensatu w czasie, dodaje Tommi Hakala. Emitowane światło jest podobne do światła laserowego. Możemy zmieniać odległości pomiędzy nanopręcikami, co pozwala nam na zdecydowanie, czy mamy do czynienia z kondensacją Bosego-Einsteina czy z pojawieniem się zwykłego światła laserowego. To są dwa bardzo zbliżone zjawiska fizyczne, a kluczowym jest możliwość odróżnienia ich od siebie. Oba nadają się też do odmiennych zastosowań, mówi profesor Törmä.
      Światło laserowe i kondensacja Bosego-Einsteina dają jasne promienie, jednak koherencje światła mają różne właściwości. To zaś wpływa na sposób, w jaki można manipulować światłem w zależności od wymaganych zastosowań. Kondensat pozwala na uzyskiwanie niezwykle krótkich impulsów światła, które mogą zostać wykorzystane do szybkiego przekazywania i przetwarzania informacji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Rochester i North Carolina State University jako pierwsi w historii wykorzystali neutrino do przesłania wiadomości. Uczeni wykorzystali znajdujące się w Fermilab urządzenia NuMI (NeUtrino beam at the Main Injector) do wygenerowania 25 impulsów. Przerwy pomiędzy nimi wynosiły około 2 sekundy, a w ramach każdego impulsu wysłano 1013 neutrin.
      Impulsy zostały wysłane do wykrywacza MINERvA, znajdującego się w grocie w odległości około kilometra od NuMI. Neutrina, zanim dotarły do wykrywacza, musiały przejść przez 240 metrów skały.
      W strumieniu neutrin w postaci zer i jedynek zakodowano wyraz „neutrino“. Jego przesłanie trwało około 2,5 godziny. W tym czasie MINERvA pracował z połową mocy, gdyż planowane jego jego wyłączenie, a ponadto wykonywał swoje standardowe zadania.
      Oczywiście zarówno tempo przesyłania danych, jak i wymagany do tego sprzęt - sam wykrywacz MINRvA waży 170 ton - oznaczają, że obecnie neutrino nie można wykorzystać w praktyce. Jednak nie taki był cel eksperymentu. Naukowcy chcieli przetestować krążący od dłuższego czasu pomysł użycia neutrino w celu przekazywania informacji. Neutrino, w przeciwieństwie do wszelkich innych wykorzystywanych medium, ma bowiem tę zaletę, że praktycznie nie istnieją dlań żadne fizyczne przeszkody. Adresat wysłanej za ich pomocą informacji mógłby ją odebrać zarówno na ulicy, jak i na dnie najgłębszej kopalni.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM pokaże dzisiaj prototypowy optyczny układ scalony „Holey Optochip“. To pierwszy równoległy optyczny nadajnik-odbiornik pracujący z prędkością terabita na sekundę. Urządzenie działa zatem ośmiokrotnie szybciej niż inne tego typu kości. Układ pozwala na tak szybki transfer danych, że mógłby obsłużyć jednocześnie 100 000 typowych użytkowników internetu. Za jego pomocą można by w ciągu około godziny przesłać zawartość Biblioteki Kongresu USA, największej biblioteki świata.
      Holey Optochip powstał dzięki wywierceniu 48 otworów w standardowym układzie CMOS. Dało to dostęp do 24 optycznych nadajników i 24 optycznych odbiorników. Przy tworzeniu kości zwrócono też uwagę na pobór mocy. Jest on jednym z najbardziej energooszczędnych układów pod względem ilości energii potrzebnej do przesłania jednego bita informacji. Holey Optochip potrzebuje do pracy zaledwie 5 watów.
      Cały układ mierzy zaledwie 5,2x5,8 mm. Odbiornikami sygnału są fotodiody, a nadajnikami standardowe lasery półprzewodnikowe VCSEL pracujące emitujące światło o długości fali 850 nm.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wykorzystując komórki macierzyste pobrane w pobliżu warstwy granicznej wewnętrznej ludzkiej siatkówki, naukowcy z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego i Moorfields Eye Hospital przywrócili wzrok szczurom. Mają nadzieję, że zabieg uda się także w przypadku naszego gatunku, co pozwoliłoby na leczenie chorych np. z jaskrą.
      Brytyjczycy sądzą, że udało im się odtworzyć "zasoby" komórek zwojowych siatkówki, których aksony tworzą pasmo wzrokowe (rozciąga się ono od skrzyżowania wzrokowego do podkorowego ośrodka wzrokowego - ciała kolankowatego bocznego).
      Za zgodą rodzin akademicy pobrali z oczu przeznaczonych do przeszczepu rogówki próbki komórek macierzystych współistniejącego z neuronami i wspomagającego ich funkcje gleju Müllera. Trafiły one do hodowli laboratoryjnych i przekształciły się w komórki zwojowe siatkówki. Następnie wszczepiono je do oczu gryzoni.
      Ponieważ szczury nie miały wcześniej komórek zwojowych siatkówki, były ślepe. Po przeszczepie elektrody mocowane do łba ujawniły, że mózg reaguje na światło o niewielkim natężeniu.
      Dr Astrid Limb podkreśla, że choć jeszcze daleko do operacji w klinikach okulistycznych, poczyniono ważny krok naprzód w kierunku leczenia jaskry i chorób pokrewnych. W przebiegu jaskry podwyższone ciśnienie w gałce ocznej prowadzi do nieodwracalnego uszkodzenia nerwu wzrokowego oraz właśnie komórek zwojowych siatkówki.
      Przypomnijmy, że badania zespołu dr. Toma Reha z Uniwersytetu Waszyngtońskiego z 2008 r. wykazały, że nie tylko glej Müllera młodych ssaków jest zdolny do podziałów, w wyniku których powstają komórki progenitorowe, zdolne do rozwijania w nowe neurony. Dorosły glej także może zostać ponownie zastymulowany do podziałów.
×
×
  • Create New...