Osakesed suutsid ületada valguse kiiruse

Euroopa tuumauuringute keskuses CERN tehtud eksperiment näitas, et aatomist väiksemad elementaarosakesed neutriinod suudavad liikuda valgusest kiiremini.

See füüsikamaailma raputav uudis peaks panema Albert Einsteini hauas ringi pöörama, sest tema erirelatiivsusteooria kohaselt on valguse kiirus Universumis suurim võimalik, mida pole võimalik ületada. Valguse kiirus vaakumis on 299 792 458 meetrit sekundis.

Euroopa tuumauuringute keskusest CERNist 732 kilomeetri kaugusele Itaaliasse Gran Sasso laboratooriumisse teele saadetud neutriinovoog jõudis kohale pisut enne, kui oleks pidanud.

Eksperimendiga seotud töörühm on oma tulemuste kommenteerimisest hoidunud, samas füüsikamaailm kihab uudisest.

“Me püüdsime sellele leida kõikvõimalikke seletusi,” vahendas BBC eksperimendi juures töötanud füüsik Antonio Ereditato sõnu. “Püüdsime leidu labaseid vigu, keerukamaid eksimusi või kummalisi mõjusid, kuid me ei leidnud neid.”

Einsteini teooria paikapidavuse kontrollimiseks on maailmas korraldatud tuhandeid ja tuhandeid eksperimente ning seni polnud ükski osake valgusest kiiremini liikunud.

Kuid nüüd on kolm aastat väldanud OPERA eksperiment näidanud, et neutriinod suudavad siiski olla valgusest nobedamad. Kui need tulemused peaks paika pidama, siis muudab see põhimõtteliselt teooriaid selle kohta, kuidas Universum on üles ehitatud.

“Kui selgub, et piirkiirus on neutriinode kiirus, siis järeldub sellest, et footonid omandavad massi. See tähendab, et senised teooriad, millega me maailma kirjeldame, tuleb ümber teha,” ütles Tartu Ülikooli teoreetilise füüsika vanemteadur Piret Kuusk. Samas rõhutas ta, et ilmselt on sedapuhku tegu mõõtmisveaga. “Teadusmaailmast tuleb ikka aeg-ajalt selliseid vapustavaid uudiseid, mis hiljem 99 protsendi ulatuses ümber lükatakse,” lisas ta.

 Kuidas selleni jõuti?

Elementaarosakesed neutriinod jagatakse leptonlaengute alusel kolme tüüpi ning hiljuti avastati, et leptonlaeng ei ole jääv ning neutriino liik võib muutuda.

Niisiis saadeti CERNi sünkrotronist Itaalia poole teele müüon-neutriinode voog, et Itaalias Gran Sasso labori detektorites mõõta, kui palju neutriinosid jõudsid kohale teisetüübiliste – tauneutriinodena. Teekond Genfist Gran Sassosse kestab osakestel kolm millisekundit.

Eksperimentide käigus ilmnes, et neutriinovoog läbis 732 kilomeetrise vahemaa 60 nanosekundit (ehk 60 miljardikku sekundit) valguse kiirusest nobedamalt. Üks nanosekund on sekundist sama palju kordi lühem ajaühik nagu üks sekund on lühem 31,7 aastast.

Neutriinovoo puhul on kiiruseületusi mõõdetud 15 000 korda ja mõõtmistulemuste viga on 10 nanosekundit, see annaks justkui põhjust väita, et neutriinod on tõepoolest valgusest kiiremad.

Nelja aasta eest saavutas USA Fermilabi kiirendi juures töötav töörühm samasuguse tulemuse, kuid vigade osatähtsus toonases töös oli liiga kõrge selleks, et avastust oleks peetud teaduslikult oluliseks.

Praegust eksperimenti on võimelised kordama ameeriklaste Fermilab ja Jaapanis asuv kiirendi, mis aga on kevadise maavärina ja tsunami tõttu olnud rivist väljas. Probleeme on ka sellega, et Fermilabis kasutatav mõõtmisvahendite arsenal pole kaugeltki nii täpne kui Itaalias kasutatav.

Avastust kirjeldavat artiklit saab lugeda siit.

• Tweet