Dar sykį apie neutrinus ir eismo taisykles

Pernai rugsėjį per pasaulį nuvilnijo žinia, jog neutrinai galbūt juda greičiau už šviesą. Mokslininkų grupė, atlikusi bandymą, kuriame gautas šis netikėtas rezultatas, po poros mėnesių jį pakartojo, eliminuodama dar keletą paklaidų šaltinių ir gaudama tokį patį rezultatą. Tačiau prieš keletą savaičių buvo išsiaiškinta, kad visgi rezultatas greičiausiai gautas dėl problemų su laidais vienoje eksperimento sistemos dalyje. Šią naujieną taip pat pranešė viso pasaulio naujienų tarnybos, tame tarpe ir lietuviškos. Permetęs akimis tuos pranešimus, nusprendžiau, kad detaliau kažką rašyti nėra reikalo (tuo labiau, kad detalėmis domėjausi neypatingai, taigi kažko labai įdomaus nepapasakočiau). Visgi šiandien pasikalbėjęs su keliais žmonėmis supratau, jog bent jau lietuviški naujienų pranešimai paliko keletą neatsakytų klausimų. Taigi, remdamasis New Scientist straipsniu pabandysiu tuos neaiškumus išsklaidyti.

Pirmiausia trumpai priminsiu, kaip darytas eksperimentas. CERN laboratorijoje Šveicarijoje sukuriamas neutrinų pluoštas, kuris siunčiamas siauru spinduliu beveik tiksliai į pietus, kur už pusaštunto šimto kilometrų Italijoje, po Gran Sasso kalnu esančioje OPERA laboratorijoje, stovi detektorius, kuriame neutrinai retkarčiais sureaguoja ir paskleidžia signalus, kad jie ten buvo. Jau seniau žinoma, jog neutrinų greitis yra bent jau labai artimas šviesos greičiui, taigi nuskrieti atstumą tarp dviejų laboratorijų jiems prireikia vos poros tūkstantųjų sekundės dalių. Pradiniai rezultatai gauti išvis keleto nanosekundžių (milijardųjų sekundės dalių) tikslumu; per tiek laiko šviesa nulekia mažiau nei metrą. Tam, kad būtų pasiektas toks milžiniškas tikslumas, reikia labai tiksliai nustatyti neutrinų signalo detektoriuje užfiksavimo momentą. Tai daroma pasitelkiant GPS palydovų informaciją, kuri yra siunčiama į Žemės paviršiuje virš abiejų prietaisų esančius detektorius, o vėliau perduodama šviesolaidžiais žemyn (nes GPS signalai per aštuonis kilometrus uolienos nepraeina). Ten ji perduodama centriniam laboratorijos laikrodžiui, o jo duomenys naudojami užfiksuoti laikui, kada aptikti neutrinų signalai. Analogiška operacija atliekama ir CERN, kur nustatomas neutrinų išsiuntimo laikas. Tikslūs laiko ir atstumo nustatymai leidžia tiksliai nustatyti ir neutrinų greitį.

Dar prieš pradėdami gaudyti neutrinus iš CERN, mokslininkai ilgai tikrino, kiek laiko užtrunka signalo perdavimas nuo Žemės paviršiaus iki konverterio ir jo konvertavimas į elektirnį impulsą. Buvo nustatyta, jog visas procesas užtrunka 40996 nanosekundes, vienos nanosekundės tikslumu. Taigi prie pagrindinio laboratorijos laikrodžio rodomo laiko (kuris atitinka GPS palydovo siunčiamą laiko informaciją) reikia pridėti 40996 nanosekundes ir taip bus gaunamas tikslus laikas, kurį jau galima lyginti su neutrinų išsiuntimo laiku CERNe.

Tačiau patikrinus visą sistemą paaiškėjo, kad šviesolaidis, siuntęs signalą iš kalno viršaus į laboratoriją, yra šiek tiek brokuotas. Viename taške dalis šviesos signalo išteka pro šoną, taigi signalo intensyvumas susilpnėja. O konverteris elektrinį signalą pasiunčia tik tada, kai „prigaudo“ pakankamai fotonų. Taigi dėl broko šviesolaidyje konverteris signalą pasiunčia šiek tiek vėliau, nei anksčiau buvo išmatuota. Vadinasi laboratorijos laikrodis rodo truputį per ankstyvą laiką, negu yra iš tiesų, ir išmatuotas neutrinų kelionės laikas yra mažesnis, nei tikrovėje. Nežinau tikslaus skaičiaus, keliomis nanosekundėmis pailgėja laiko skirtumas tarp GPS duomenų ir realybės, tačiau atrodo, kad pailgėjimas gali būti apytikriai lygus toms 60-iai nanosekundžių, kuriomis neutrinai atrodė atvykstantys per anksti.

Kol kas dar neaišku, ar šis brokas tikrai nulėmė netikėtus rezultatus. Kad tai būtų išsiaiškinta, prireiks dar šiek tiek laiko, kol bus pakartotas eksperimentas su geru šviesolaidžiu. Manau, kad po keleto mėnesių sužinosime daugiau informacijos apie neutrinus ir kaip jie laikosi (ar nesilaiko) eismo taisyklių.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *