Neutrina rychlejší než světlo?

Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
Neutrina rychlejší než světlo? Vložil/a Pavel Kábrt [1], St, 10/26/2011 - 18:26 Obrázek: řídicí středisko CERN
Budeme muset přehodnotit teorii relativity?
Jonathan Sarmati [2]
(Z http://creation.com/neutrinos-faster-than-light [3] přeložil M. T. - 9/2011. Publikováno 11.
října 2011.)
Na titulních stránkách novin se to hemžilo zprávami o tom, že u neutrin byla naměřena
rychlost vyšší než činí rychlost světla, i daleko senzačnějšími výroky jako třeba „Einsteinova
teorie odrovnána novým objevem“ (1). Prolomila však neutrina opravdu hranici rychlosti
světla, a vyplývá z toho něco pro kreační modely?
Pokus
Badatelé v CERN (Švýcarsko) generovali neutrina (Co to jsou neutrina viz na konci článku),
přízračné neutrální částice, a vystřelili je zemí do Národní laboratoře Gran Sasso (LNGS) v
Itálii; neutrina tak cestovala vzdálenost 732 km. Byl to experiment „Neutrina z CERN do
Gran Sasso“ (CNGS); také se mu říká projekt Opera (Oscillation Project with
Emulsion-tRacking Apparatus). Jeho cílem bylo pozorování neutrinových „oscilací“ mezi
třemi podobami neboli „příchutěmi“ (viz Co to jsou neutrina na konci článku). Konkrétně
Domů
E-mail
Strana 1 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
tento experiment generoval typ tzv. „mionových neutrin“, a experimentátoři doufali, že
budou pozorovat, jak se mění na „tau neutrina“ (2).
Avšak to, co vědci pozorovali, byla neočekávaná skutečnost: neutrina zřejmě přistála na
detektorech o 60 nanosekund rychleji než světlo (3, 4), což znamenalo, že cestovala o
0.0025% rychleji než světlo, neboli o jednu čtyřicetitisícinu rychleji (5). Einsteinova teorie
relativity s něčím takovým nepočítá. Brian Cox, televizní moderátor a fyzik, kterému jsme
odpovídali v televizním programu Doom and gloom from the BBC [4], řekl:
„Bude-li to potvrzeno, bude to největší fyzikální objev přinejmenším za posledních 100 let.
Budou s tím značné problémy, vyžaduje to naprosté a zásadní přehodnocení našeho
chápání vesmíru…jde o tak převratný objev, že se to člověku ani nechce věřit (6).
Člověku to připadá jako příliš nepatrný rozdíl, tato skutečnost však stejně předčila svým
významem nejistoty, které kolem pokusů tohoto typu běžně panují. Zdá se totiž, že
tentokrát vědci prováděli své analýzy velmi pečlivě. Jeden doktor fyzikálních věd z
Austrálie, John Costella, si nejprve myslel, že se spletli ve statistické analýze, pak však
uznal, že jeho pochyby nemají opodstatnění, a statistickou analýzu pochválil (7).
Přece však Costella volal po maximální obezřetnosti:
„výsledek pokusu OPERA – vejde-li se do mezí tolerance systémových chyb a bude-li
následně potvrzen budoucími pokusy – se podle všeho stane nejdůležitějším objevem ve
fyzice za zhruba uplynulé století.“ [zvýrazněno autorem tohoto článku]
Je třeba ocenit, že i sami badatelé z CNGS byli ve svých závěrech rovněž opatrní:
„Přestože měření, o kterých informujeme, mají velký význam, a analýza neprokázala žádné
chyby, motivuje nás možný významný dopad našeho objevu k tomu, abychom pokračovali
ve svém ověřování s cílem prostudovat možné zatím neznámé systémové vlivy, které by
mohly vysvětlit pozorovanou anomálii. Úmyslně se proto vyhýbáme jakýmkoli teoretickým
či fenomenologickým interpretacím dosavadních výsledků.“
Síla paradigmatu
Máme zde před očima příklad toho, o čem fyzik a filozof vědy Thomas Kuhn psal ve své
slavné knize The Structure of Scientific Revolutions [4] (Struktura vědeckých revolucí):
běžná věda se obvykle pohybuje v mezích daných výchozími předpoklady neboli
paradigmaty. V tomto případě je takovým paradigmatem Einsteinova speciální a obecná
teorie relativity.
Skuteční vědci nemají sklon k naivní falzifikovatelnosti nabízené Popperem a neházejí své
teorie přes palubu okamžitě, jak se objeví jeden protichůdný výsledek. Tohle je vlastně
zdravý dogmatizmus: i když žádná vědecká teorie není neomylná, ze stejného důvodu není
neomylný ani žádný pokus. Jedna zpráva citovala několik skeptických vědců:
„No, je to možné, ale daleko pravděpodobnější je, že se stala chyba v měřeních. Potvrdí-li
se pravdivost pokusu CERN a neutrina prolomila rychlost světla, sním své boxerky v
přímém televizním přenosu.“, řekl prof. Jim Al-Khalili, profesor fyziky na univerzitě v Surrey,
pro The Telegraph.
„Své pochyby vyjádřil i prof. Stephen Hawking [5], nejznámější světový fyzik, když prohlásil:
‚Je zatím příliš brzy se k tomu vyjadřovat. Musíme pokračovat v pokusech a ověřování
výsledků‘“ /8/.
Domů
E-mail
Strana 2 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
Tak už to ve světě chodí: převratná tvrzení vyžadují zvlášť nezvratné důkazy. Obě teorie
relativity obstály ve všech ověřovacích pokusech a předpověděly velmi důležité poznatky,
takže by nebylo rozumné opustit je po neúplně ověřených výsledcích jednoho pokusu.
Navíc svědčí dřívější měření rychlosti neutrin o tom, že létají rychlostí velmi blízkou
rychlosti světla. Například v souvislosti s pozorováním supernovy SN 1987A byla rychlost
neutrin pozorována o jednu 450milióntinu nižší než rychlost světla (9). A to ještě tenhle
malý rozdíl připisovali tomu, že světlo je brzděno hmotou, kdežto naše přízračná neutrina s
hmotou prakticky neinteragují. Kdyby pak neutrina létala skutečně tak rychle, jak ukázal
pokus CERN, pak za obvyklé podmínky, že zdolání vzdálenosti jednoho světelného roku trvá
světlu rok (což je ovšem, jak známo, sporné – 10), dolétla by neutrina ze zmíněné
supernovy o 4 roky dřív (11). Avšak pokus CNGS vyprodukoval neutrina se zhruba
tisícinásobně vyšší energií než měla neutrina zmíněné supernovy (12). Proč by pouze
neutrina s energií vyšší než je určitá mez měla být rychlejší než světlo, zůstává záhadou.
Někteří teoretici však přišli s myšlenkou hypotetického neutrinového kondenzátu, který by
umožňoval jistým neutrinům získat skutečnou rychlost nad c (13). Ovšem zase jiní teoretici
nadsvětelná neutrina odmítají, jak vysvětlují v článku zveřejněném poté, co náš článek už
byl skoro hotov:
V pádném a rezolutně vyznívajícím článku na internetu 29. září propočítávají Andrew Cohen
a Sheldon Glashow z Bostonské univerzity, že případná neutrina letící rychleji než světlo by
vyzařovala energii a zanechávala by za sebou brázdu pomalejších částic podobnou rázové
vlně za nadzvukovou stíhačkou. Jejich závěry vrhají stín pochybností na pravdivost měření
oznámených nedávno v CERN, která zaregistrovala neutrina letící trochu rychleji než světlo
(13).
Vyvrátilo by to relativitu?
Jak už jsme shora naznačili, porota se ještě věnuje pokusům. Ale předpokládejme, že pokus
byl potvrzen a prokázalo se, že se věci mají skutečně tak, jak bylo oznámeno. Co by to
znamenalo? No, vcelku žádný tak zásadní převrat, jaký si mnozí lidé představují. Ve
skutečnosti totiž relativita zakazuje částicím zrychlit nad hranici světla, protože by k tomu
potřebovaly nekonečné množství energie. Existují však teorie o částicích rychlejších než
světlo zvaných tachyony (z řeckého: ταχύς – tachys = rychlý), které by už vznikly ve svém
stavu rychlejším než světlo. Pro ně by tedy zmíněné omezení neplatilo. Kromě toho by
tachyony nemohly překročit hranici světla zase ze své druhé strany, takže princip relativity
nepadá: uvedená hranice stojí. Námitka vůči tachyonům spíše zní, že by cestovaly v čase
zpět, takže by nám eventuálně umožnily vyslat signály do minulosti. To by ovšem
odporovalo zásadě, že příčina předchází účinku. Na druhé straně, jak vysvětlil Dr Costella v
jiném článku, dobře známe antičástice, a jedním z jejich výkladů je, že jde o běžné částice
cestující zpět v čase (14). Opět jiní teoretikové navrhli vysvětlení, které neodporuje zákonu
kauzality (15).
Domů
E-mail
Strana 3 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
Adam Nieman. Koule vědy a novátorství v CERN.
Ale vraťme se do běžného světa a připomeňme si, co se stalo s Newtonovými zákony, když
se setkaly s relativitou a kvantovou mechanikou. Zůstávají samozřejmě mimořádně
užitečné pro většinu účelů, takže se na ně stále při spoustě problémů můžeme spolehnout.
Při vysokých rychlostech a velké přitažlivosti musíme však místo nich použít rovnice
relativistické a pro velmi nízké hmotnosti kvantovou mechaniku. Dále je třeba zdůraznit, že
rovnice relativity se musí zhroutit, kdybychom je měli aplikovat při běžných rychlostech –
tam platí rovnice Newtonovy a navíc fungují podle všeho velmi dobře. Podobně se musí
rovnice kvantové mechaniky při běžných hmotnostech (mnohonásobně větších než jsou
hmotnosti atomů) upravit podle rovnic klasické fyziky.
Podobně je tedy velmi pravděpodobné, že relativistické rovnice se stále osvědčí jako
užitečné, i když je budeme muset zpřesnit tam, kde půjde o neutrina, možná podle nějaké
fyziky, která se teprve vyvine. Podobně Moshem Carmelim upravená relativita pro
vzdálenosti u galaxií (16) ponechává většinu aplikací u běžných vzdáleností beze změny.
Využití pro kreacionisty?
Z nového objevu se můžeme poučit v několika málo ohledech. Zdá se, že jedním z nich
NENÍ řešení problému světla přicházejícího od vzdálených hvězd: jejich nepatrný význam
pro vysokoenergetická neutrina mnoho nepomůže; naštěstí existují i jiné návrhy řešení
(10). Je však nutno poznamenat, že když v 70. letech 20. století někteří kreacionističtí vědci
Domů
E-mail
Strana 4 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
přišli s myšlenkou, že se světlo pohybovalo mnohem rychleji než dnes, byli napadáni pro
své údajné nevědomosti o tom, že nic se nemůže pohybovat rychleji než světlo v hodnotě
své rychlosti dnešní (17). A teď spousta vědců klidně postuluje teoretické tachyony, a
někteří uvažují o tom, že se světlo v minulosti pohybovalo mnohem rychleji, aby zachránili
velký třesk před problémem horizontu událostí [6](18).
Jedním z těch zásadnějších tvrzení je jejich celkový postoj k paradigmatu: argumenty
kreacionistů jsou často předem odmítány, protože jsou v rozporu s vládnoucím způsobem
myšlení [7], s evolucionistickým materializmem. Hlavní rozdíl je ovšem v tom, že vědci
mohou klidně kritizovat relativitu, a zdravá debata je považována za zdravou i u těch
vědců, kteří nesouhlasí s článkem CNGS. Naopak odpůrci evoluce jsou běžně umlčováni
nebo jsou jejich hodnosti redukovány. Dokumentoval to například film Expelled [8]
(Vyloučeni) i kniha Dr Jerryho Bergmana Likvidace disidentů [9].
Jedním z důvodů takového rozdílného přístupu je fakt, že evoluce je věroukou o počátcích, o
historii, a není možno ji ověřovat pokusy, zatímco rychlost neutrin pokusně ověřit můžeme.
Avšak hlavním důvodem odlišnosti obou přístupů je fakt, že relativita neklade na své
zastánce žádné etické požadavky, zatímco platí-li kreacionistické pojetí, znamená to patrně,
že jsme odpovědní svému Tvůrci! A to přední evolucionisté neradi slyší. Filozof Thomas
Nagel je upřímnější než většina ostatních:
„Chci, aby ateismus byl pravdou, a fakt, že někteří nejinteligentnější a dobře informovaní
lidé, které znám, jsou nábožensky věřící, je pro mne znepokojující. Nejde jen o to, že prostě
nevěřím v Boha a tudíž přirozeně doufám, že žádný Bůh neexistuje! Já nechci, aby nějaký
Bůh existoval; nechci vesmír, který by podle toho vypadal.“ (19).
Závěrem lze říci, že výsledky tohoto pokusu jsou fascinující vědou, ale prakticky se to vůbec
netýká kreacionistické vědy, kromě toho, že to dokládá, jak vědci doopravdy pracují, bez
ohledu na tajemné vědecké definice [10].
Co to jsou neutrina?
Tuto částici poprvé předpověděl Wolfgang Pauli roku 1930, aby vysvětlil, proč beta-rozpad
zdánlivě porušuje fyzikální zákony. Znamená to, že když se neutron rozpadl na proton a
elektron (beta částici), zdálo se, že přitom byly porušeny zákony zachování impulzu,
momentu hybnosti a energie. Aby tenhle problém vyřešil, navrhl Pauli nepatrnou neutrální
částici, kterou Enrico Fermi později pojmenoval „neutrino“, a to vysvětlilo pozorované
rozdíly ve zmíněných veličinách.
Ukázalo se však, že neutrina lze jen velmi nesnadno zachytit. Protože interagují jen se
„slabou jadernou silou“ s krátkým dosahem, běžná hmota je pro ně téměř průhledná.
Teprve roku 1956 bylo neutrino zachyceno v průběhu shora popsané reakce, ale v
obráceném pořadí kroků: vědci zachytili neutrino, jak mimořádně jednou reaguje s
protonem a vytváří neutron a pozitron. A teprve za čtyřicet let od tohoto objevu za něj vědci
dostali roku 1995 Nobelovu cenu za fyziku.
Ve skutečnosti pozdější standardní modely částicové fyziky říkají, že svrchu zmíněné částice
byly antineutrony, vzhledem k zákonu zachování leptonového čísla (leptony znamenají
malé částice) (20). Jak elektrony tak neutrina mají leptonové číslo +1, zatímco jejich
protějšky v antihmotě, pozitron (antielektron) a antineutron, mají leptonové číslo -1. Takže
vzniká-li elektron (+1), jako třeba při beta-rozpadu a štěpení jádra, musí zároveň vzniknout
antineutrino (-1); zatímco při kladném beta-rozpadu a jaderné fúzi vznikají pozitrony (-1) a s
nimi i neutrina (+1), takže celkové leptonové číslo /0/ je nezměněno. Nebo při detekční
Domů
E-mail
Strana 5 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
reakci, antineutrino (-1) plus proton vytváří neutron plus pozitron (-1).
Pak byly objeveny další leptony kromě elektronu: částice mion (mion μ) a částice tauon
(tauon τ) – těžší a velmi nestabilní verze elektronu. Ukázalo se, že i ony mají své
antineutrinové protějšky.
Dlouho tvrdily standardní modely částicové fyziky, že neutrina mají přesně nulovou
klidovou hmotnost, takže by měly létat přesně rychlostí světla, c. To však způsobilo
problém pro teorie energetického výkonu slunce: je-li jaderná fúze jediným zdrojem
slunečního záření, pak produkuje jenom třetinu celkového počtu neutrin – „problém
slunečních neutrin“. Zdálo se však, že řešení se nabízí ve faktu, že neutrina mohou
„oscilovat“ mezi třemi „příchutěmi“: elektronovým neutrinem, mionovým neutrinem a
tauonovým neutrinem (21). Ale pak by musela neutrina mít v rozporu se standardními
modely nějakou hmotnost. Nejnovější odhady celkové hmotnosti všech tří druhů neutrin činí
méně než 0.28 eV (elektronvoltů) (22). Abychom si udělali představu, elektron je
dvoumilionkrát těžší – 0.511 eV, zatímco proton je 1836krát hmotnější než elektron s 938
MeV.
Pokus OPERA byl původně určen k pozorování oscilace neutrin, jak napovídá jeho název.
Generoval svazky mionových neutrin, které byly vyslány skrze zemi, a vědci doufali, že
některá mionová neutrina se změní v neutrina tauonová, která pak budou reagovat s
neutronem a vytvoří proton plus tauon. A tenhle tauon se projeví jasně rozlišitelným
signálem.
Odkazy
1. Particles seen to travel faster than light, www.news.com.au [11], 23 September 2011.
2. CNGS – CERN neutrinos to Gran Sasso: On the track of particle ‘chameleons’,
public.web.cern.ch, 2008.
3. Adam, T. et al., Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the
CNGS beam, static.arxiv.org/pdf/1109.4897.pdf, accessed 29 September 2011.
4. A useful account comes from a NASA engineer, Laughlin B., Neutrinos and the Speed of
Light — A Primer on the CERN Study, wired.com, 26 September 2011.
5. The time difference was (60.7 ± 6.9 (stat.) ± 7.4 (sys.)) ns, implying that the fractional
difference between neutrino speed and light speed (v − c)/c = (2.48 ± 0.28 (stat.) ± 0.30
(sys.))×10−5 or 0.00248%.
6. Nair, D., Particles Faster-Than-Light: Most Embarrassing Claim of Modern Science Ever?
ibtimes.com, 24 September 2011.
7. Costella, J.P., Why OPERA’s claim for faster-than-light neutrinos is not wrong,
johncostella.wordpress.com/, 25 September 2011.
8. Nair, op. cit.
9. Adam et al., op. cit. provide the following references: Hirata, K. et al., Phys. Rev. Lett.
58:1490, 1987; Bionta, R.M. et al., Phys. Rev. Lett. 58:1494, 1987; Longo, M.J., Phys. Rev. D
36:3276, 1987.
10. Big bang advocates know full well that it is not, since they have their own Horizon
Problem. See Creation Answers Book ch. 5: How can we see distant stars in a young
universe?
11. SN 1987A is 168,000 light years away; 168,000 × 2.48×10−5= 4.2 years.
12. 17 GeV vs. 10 MeV.
13. Mann, R.B. and Sarkar, U., Superluminal neutrinos at the OPERA?
arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1109/1109.5749v1.pdf, 27 September 2011: “It is natural to
ask why neutrinos are different from other particles. One reason emerges from the
observation that if neutrinos form condensates to explain the cosmological constant [ref.],
background neutrino condensate dark energy can, in principle, affect the dynamics of the
Domů
E-mail
Strana 6 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
neutrinos compared to other particles. For example, a νµ with momentum p can collide with
a condensate [anti-]νµ−νµ pair and bind with the [anti-]νµ. The liberated νµ, located at a
distance x away from its condensate partner, will continue with momentum p due to
momentum conservation. As this process is repeated, the net effect is that the νµ “hops”
through the condensate at an effective speed greater than unity, resulting in a different
maximum attainable velocity for the neutrinos. Since no other particles couple to the νµ,
they do not experience this effect.”
14. Costella, J.P., Do OPERA’s tachyonic neutrinos make sense?
johncostella.wordpress.com/, 27 September 2011.
15. Mann and Sarkar, op. cit.: We argue that the recent measurement of the neutrino
velocity to be higher than the velocity of light could be due to violation of Lorentz
invariance by the muon neutrinos. This result need not undermine special-relativistic
foundational notions of causality.
16. Hartnett, J., A 5D spherically symmetric expanding universe is young, J. Creation
21(1):69–74, 2007; Has ‘dark matter’ really been proven? Clarifying the clamour of claims
from colliding clusters, 8 September 2006.
17. There are problems, but this is not one of them. See for example Wieland, C., Speed of
light slowing down after all? Famous physicist makes headlines, J. Creation 16(3):7–10,
2002; creation.com/cdk.
18. Albrecht, A. and Magueijo, J., Time varying speed of light as a solution to cosmological
puzzles, Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology)
59(4):043516-1–043516-13, 1999; Magueijo, J., Faster Than The Speed of Light: The Story
of a Scientific Speculation. Basic Books, 2003. They propose that light was 60 orders of
magnitude faster in the very early stages of the big bang.
19. Nagel, T., The Last Word, Oxford University Press, New York, 1997, p. 130.
20. The word originally referred to a small coin. The ‘widow’s mite’ mentioned in Mark
12:42 would have been a lepton. See Cardno, S. and Wieland, C., Clouds, coins and
creation: An airport encounter with professional scientist and creationist Dr Edmond
Holroyd, Creation 20(1):22–23, 1997; creation.com/holroyd.
21. Lisle, J., ‘Missing’ neutrinos found! No longer an ‘age’ indicator, J. Creation
16(3):123–125, 2002; creation.com/neutrinos.“Neutrinos are likely half as massive as
previous estimates suggested”, sciencedaily.com, 12 July 2010.
22. Castelvecchi, D., Superluminal Neutrinos Would Wimp Out En Route,
blogs.scientificamerican.com, 2 October 2011.
Příloha
Velikost
Neutrina rychlejší než světlo.doc [12]
292 KB
Průměr: 3 (7 votes)
Rate Štítky:
Aktuality, novinky [13]
URL zdroje (přijato 10/12/2016 - 19:00): http://www.kreacionismus.cz/node/712
Domů
E-mail
Strana 7 z 8
Neutrina rychlejší než světlo?
Publikováno z Kreacionismus.cz (http://www.kreacionismus.cz)
Odkazy:
[1] http://www.kreacionismus.cz/users/pavel-kabrt
[2] http://creation.com/dr-jonathan-d-sarfati
[3] http://creation.com/neutrinos-faster-than-light
[4] http://creation.com/doom-and-gloom-from-the-bbc
[5] http://creation.com/stephen-hawking-god
[6] http://creation.com/light-travel-time-a-problem-for-the-big-bang
[7] http://creation.com/science-a-reality-check
[8] http://creation.com/store_redirect.php?sku=30-9-555
[9] http://creation.com/store_redirect.php?sku=10-2-535
[10] http://creation.com/science-creation-and-evolutionism-refutation-of-nas
[11] http://www.news.com.au
[12] http://www.kreacionismus.cz/sites/default/files/neutrina_rychlejsi_nez_svetlo.doc
[13] http://www.kreacionismus.cz/rubrika/aktuality-novinky
Domů
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
E-mail
Strana 8 z 8