Re: Hurtige neutrinoer

  • From: Bjarne Thomsen <bjarne.thomsen@xxxxxxxxx>
  • To: astrolist@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Fri, 09 Dec 2011 12:37:33 +0100

Mit motiv til at starte denne tråd er at vise,
hvordan videnskaben fungerer. Enhver fysiker drømmer
om at finde en "anomali", dvs nogle målinger, som ikke
kan forklares ud fra kendte teorier og principper.
Det er sjældent at man ser en anomali, som er så let
at forstå og som har så stor betydning som denne.

Det er helt forkert at tro at man kan søge midler
til et eksperiment, som vil omstyrte Einsteins specielle
relativitetsteori. Det tager 10 - 20 år at konstruere
moderne acceleratorer og det koster det samme som
en storebæltsforbindelse, så det politiske system
kræver et sikkert formål som f.eks. detektion af en
hypotetisk partikel forudsagt af en eksisterende teori.
Det primære formål med LHC er at finde Higgs partiklen,
og formålet med OPERA-detektoren er at finde ud af,
hvor mange muonneutrinoer der omdannes til tauneutrinoer
over en distance på 730 km. Formålet var ikke at finde
neutrinoernes hastighed; men opstillingen gjorde det
muligt at måle neutrinoernes hastighed direkte.

Alle havde selvfølgeligt forventet at deres hastighed
var lig med lysets hastighed i det tomme rum.
Andre grupper, som også arbejder med neutrinosvingninger,
vil ligeledes være i stand til at måle neutrinoernes
hastighed indenfor ret kort tid. Man har blot ikke brugt
tid og penge på det, da man anså det for usandsynligt
at deres hastighed skulle være anderledet end lysets.

Jeg har fundet denne denne beskrivelse fra en person,
som har deltaget i et seminar om OPERA-gruppens seneste
resultater:

http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/opera_confirms_neutrinos_travel_faster_light-84763

Jeg er overbevist om at man ikke bare kan affærdige
resultatet som svindel. Der er dog stadig visse
usikkerhedsmomenter ved eksperimentet, som vil blive
nærmere undersøgt. Vi må ellers vente på at andre
udfører lignende målinger.

Figur 2 på ovenstående side viser at de 20 detekterede
neutrinoers ankomsttider fordeler sig omkring 60 ns
før lysets forventede ankomst. Der måles ingen
ankomsttider omkring 0. Dette udelukker allerede
at effekten kan forklares ved at en steril neutrino
1) bevæger sig hurtigere end lyset, dvs den er en tachyon
eller
2) at en steril neutrino kan skyde genvej igennem højere
   dimensioner (som det har været foreslået for gravitonen)

Grunden er, som jeg beskrev tidligere, at en muonneutrino
dannes som en blanding af alle massetilstande, heriblandt
en steril neutrino, hvis den findes.
Den indeholder også de normale massetilstande, som
bevæger sig (næsten) med lyshastigheden.
Dette betyder at man også burde detektere ankomsttider omkring 0
i figur 2.

Bjarne Thomsen


On 2011-12-08 06:58, Søren Madsen wrote:
> Den mest sandsynlige forklaring på "overlyshastigheden" er en målefejl. Nogle 
> på CERN ved det sikkert godt, men dette "uforklarlige" og "revolutionerende" 
> eksperiment skaber god omtale og gør det lettere at søge midler.
> 
> Mvh
> Søren
> 
> On Wednesday 07 December 2011 21:57:21 Bjarne Thomsen wrote:
>> Hvad er så den mulige forklaring på den målte neutrinohastighed
>> mellem CERN og Gran Sasso i Italien?
>>
>> Jeg sætter i det følgende lyshastigheden til c = 1.
>> Man har målt en overlyshastighed på
>> v - 1 = 2.4x10⁻⁵
>> Dette forekommer måske som en lille afvigelse; men den er i realiteten
>> enorm stor. For en relativistisk partikel gælder (a) E² = m² + p².
>> E er energien, m er hvilemassen og p er impulsens længde (c = 1).
>> E > 10 GeV og m < 1 eV, hvorfor E ~ p.
>> Partiklens hastighed er givet ved v = p/E.
>> En Taylorudvikling af (a) giver v - 1 = -0.5x(m/E)².
>> At m <~ 1 eV vides fra kosmologien og måling af neutrinosvingninger.
>> De observerede neutrinoer burde derfor bevæge sig langsommere end
>> lyshastigheden med 1 - v ~ 5x10⁻²¹, der er 16 potenser af 10 mindre
>> end den målte hastighed er større end lyshastigheden.
>>
>> Der blev i 1987 detekteret elektronantineutrinoer nogle få timer
>> før det optiske udbrud fra supernova 1987a. Dette skete dog ved
>> meget lavere energier end 10 Gev. Hvis neutrinoerne fra 1987a
>> bevægede sig med den hastighed, som blev målt ved CERN, ville
>> de være ankommet 4.2 år før lyset fra 1987a.
>>
>> Man kan ikke bare postulere at muonneutrinoer bevæger sig
>> hurtigere en elektronneutrinoer, da begge neutrinotyper er
>> en blanding af 3 massetilstande, hvor den ene skal bevæge
>> sig med en overlyshastighed som målt ved CERN.
>> Hvis den ene massetilstand bevæger sig så hurtigt som målt,
>> vil interferensen, der medfører neutrinosvingninger over
>> korte afstande, være umulig. Men sådanne svingninger er målt.
>> Den opmærksomme læser vil have bemærket at v > 1 medfører
>> at m² < 0. En sådan (hypotetisk) partikel kaldes en Tachyon.
>>
>> Hvilke muligheder er der så tilbage?
>> 1) Der findes en inaktiv eller steril neutrino, der når
>>    hurtigere frem end lyset.
>> 2) De kendte neutrinoers hastighed vokser op over lyshastigheden
>>    med voksende energi, dvs ligning (a) gælder ikke.
>> 3) Neutrinoerne opnår kun overlyshastighed, når de bevæger sig
>>    igennem stof.
>> 4) Overlyshastigheden skyldes et ukendt problem ved eksperimentet.
>>
>> Jeg vender tilbage til nogle af disse muligheder på et senere
>> tidspunkt.
>>
>> Bjarne Thomsen
>>
>>
>>
>> On 2011-12-04 18:54, Bjarne Thomsen wrote:
>>
>>> I september meddelte et hold fysikere at et eksperiment
>>> ved CERN viste at muonneutrinoer tilsyneladende bevæger sig
>>> hurtigere end lyset over en strækning på 730 km.
>>> Det vakte en berettiget opsigt. Alle andre eksperimenter
>>> har indtil nu bekræftet at lysets hastig ikke kan overskrides
>>> af nogen partikel. Man må derfor naturligt møde påstanden
>>> om en overlyshastighed med en betydelig skepsis.
>>> Muonneutrinoerne blev frembragt ved at skyde en protonstråle
>>> af varighed 10500 nanosekunder ind i et grafittarget.
>>> Resultatet er en neutrinostråle med samme impulslængde.
>>> Det viste sig at neutrinoimpulsen tilbagelægger de 730 km
>>> 60 nanosekunder hurtigere end lys i et tomt rum.
>>> Der blev påpeget flere problemer ved eksperimentet, hvor den
>>> vigtigste var at neutrinoimpulsen var mange gange længere
>>> end 60 ns. Man har nu gentaget eksperimentet med en impulslængde
>>> på kun 3 nanosekunder, og resultatet er det samme.
>>> Man kan læse mere om eksperimentet her
>>>
>>> http://en.wikipedia.org/wiki/OPERA_neutrino_anomaly
>>>
>>> Man kender ikke nogen konsistent teoretisk forklaring,
>>> som også kan forklare resultaterne fra alle andre
>>> eksperimenter og observationer.
>>>
>>> Det bliver interessant at følge den videre udvikling.
>>>
>>> Bjarne Thomsen
>>
>>
> 
> 

Other related posts: