16 марта 2012 г.

Детектор ICARUS измерил скорость нейтрино

В сентябре прошлого года коллаборация OPERA сообщила о наблюдении сверхсветового движения нейтрино. Другие нейтринные эксперименты посмотрели на это большими глазами и пообещали перемерять скорость нейтрино на своих установках. Это, конечно, правильно, но это уже будут другие эксперименты, в других условиях. А хотелось бы, так, на всякий случай, перепроверить именно OPERA. Для этого, в идеале, нужно поставить в ту же подземную лабораторию Гран Сассо другой аналогичный нейтринный детектор, который бы отлавливал те же нейтрино, выпущенные из ЦЕРНа.

Так вот, в кустах оказался рояль такой детектор уже там стоит — ICARUS T600 (T600 обозначает, что рабочим веществом является 600 тонн жидкого аргона). Он заработал в 2010 году и даже по-своему отметился в истории со сверхсветовыми нейтрино: в октябре он рапортовал об отсутствии черенковского излучения, которое должны были бы интенсивно излучать эти сверхсветовые нейтрино. Это как бы опровергало данные OPERA, но только косвенно (да и к тому же не все были убеждены, что связь настолько однозначная).

А сейчас тот же ICARUS измерил скорость нейтрино напрямую. Люди там не стали тратить два года на то, чтобы перемерять расстояние от ЦЕРНа и до детектора или синхронизовать время. Они просто взяли результаты измерения времени и расстояния, выполненные OPERA. Зато точные моменты прихода нейтрино они измеряли на своей аппаратуре.

В течение двух недель, с 21 октября по 6 ноября прошлого года ЦЕРН провел специальный сеанс, в котором он «пулял» нейтринные сгустки в специальном режиме, очень короткими выстрелами длительностью около 3 нс. Это было сделано как раз с целью отсечь возможные погрешности OPERA, связанные с фронтами длинного сигнала (подробнее см. в новости и у меня в блоге). OPERA, кстати, тогда сообщила, что новые измерения за эти две недели подтверждают сверхсветовые нейтрино (а на самом деле это значит, что была устранена лишь одна из возможных проблем).

В течение тех двух недель детектор ICARUS тоже набирал данные и поймал семь нейтрино (подробная статистика по каждому их этих семи событий содержится в статье). Результат таков: разница между временем прилета нейтрино и ожидаемым временем прихода светового сигнала в пределах погрешности равна нулю. Распределение по этой разнице времен для ICARUS и для OPERA показано на рисунке.

Распределение по разнице между временем прихода нейтрино и  ожидаемым временем прихода  светового сигнала (изображение из статьи коллаборации ICARUS). 
Таким образом, ICARUS прямо опровергает данные OPERA и подтверждает ожидания теории относительности.

Мне, правда, не очень понятно, изменится что-либо в синхронизации времени в свете недавно найденных ошибок в OPERA. Так что проверки на других установках всё равно будут полезны. Но, по-видимому, OPERA — всё.

26 комментариев:

  1. Анонимный16/3/12 07:11

    В одном из блогов я обнаружил утверждение, что кому-то не будет жалко, если Оперу разгонят...
    А действительно ли так виновата Опера? Вообще, когда меряют скорость двух разных вещей, летящих с одинаковой скоростью, да ещё по-разному меряют, разве не велика вероятность ошибки (такой минимальной! - 60 нс) в "нужную сторону"?

    ОтветитьУдалить
  2. Анонимный16/3/12 07:38

    > В одном из блогов я обнаружил утверждение, что кому-то не будет жалко, если Оперу разгонят...

    Спешу согласиться: идея разогнать научно-исследовательский состав за ошибку в работе оборудования - это лихо. Тем более, что как раз те самые учёные не слили иторию журналюгам под заголовком "Эйнштейн облажался!", а опубликовали вполне адекватную статью и попросили помочь найти ошибку.

    ОтветитьУдалить
  3. > Вообще, когда меряют скорость двух разных вещей, летящих с одинаковой скоростью, да ещё по-разному меряют, разве не велика вероятность ошибки (такой минимальной! - 60 нс) в "нужную сторону"?

    Кроме статистической ошибки есть ещё систематическая, оценка которой в значительной степени искусство и основная попаболь для экспериментатора. В статье Opera авторы зуб дали, что их систематики много меньше наблюдаемой разницы. Ну вот -- теперь придётся расстаться с этим зубом.

    ОтветитьУдалить
  4. Анонимный16/3/12 16:40

    Заголовок для журналистов: "На "Икарусе" скорость света превысить не удалось".

    ОтветитьУдалить
  5. "Но, по-видимому, OPERA — всё. "
    Do you mean, no credential?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я имею в виду, что серьезно к этому результату OPERA относиться уже не будут.

      Удалить
  6. Анонимный16/3/12 18:40

    Если мне память не изменяет, намеряла это всё пизанская группа. А они могут много чего интересного намерять в плане "А давайте ка открытие сделаем, что-то больно тихо на фронте")

    ОтветитьУдалить
  7. Анонимный16/3/12 18:40

    Естественно, это я про OPERA

    ОтветитьУдалить
  8. "он рапортовал об отсутствии черенковского излучения"
    Мне казалось, что черенковское излучение дают заряженные частицы.
    В аннотации по ссылке говорится об излучении, "идентичном черенковскому". Не расскажете, что это за штука?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Да, я неаккуратно сказал, это излучение, аналогичное черенковскому. А если говорить более общо, то это излучение, которое возникает, когда закон дисперсии «распадный», т.е. кинематически допускает испускание других частиц. Конкретно здесь процесс такой: нейтрино излучает не фотон, а виртуальный Z-бозон, который порождает электрон-позитронную пару.

      Удалить
    2. При нарушении причинности, возможно появление ~100 новых эффектов, которых на самом деле нет. Но везде сохраняется лептонное число, а рождаться могут помимо лептонных пар ($e^{\pm}$, $\mu^{\pm}$,$\tau^{\pm}$) и обычные фотоны в диаграмме 2-го порядка малости (с W петлей).

      Удалить
  9. Игорь! Не шутите больше так, пожалуйста, 1 апреля. Так как Вы пошутили в прошлом году. С одной стороны Вам понравилось, что многие пожалели о Вашем уходе из физики. А с другой стороны я с трудом поверил в Ваш переход в экономику.
    Действительно, область науки, которой Вы занимаетесь, даёт существенное превосходство перед остальными людьми. Многие пытаются понять что-то хотя бы чуть близкое к Вашему знанию. Но, как говорится - рожденнй ползать...
    Красота физики, которой Вы занимаетесь всеобъемлюща!!! В этой связи хочется вспомнить строки из письма великого физика Гейзенберга своей матери: "Я должен быть удовлетворен тем, что могу наблюдать за научными ценностями, которые станут важными в будущем. Это - единственное, что мне остается делать в этом всеобщем хаосе. Мир снаружи действительно уродлив, но работа прекрасна."

    ОтветитьУдалить
  10. >> Результат таков: разница между временем прилета нейтрино и ожидаемым временем прихода светового сигнала в пределах погрешности равна нулю

    Вот этого я не понял. Почему нулю-то? Это значит что скорость нейтрино равна скорости фотонов? Т.е. нейтрино безмассовые получаются, раз двигаются со скоростью света?
    А как же тогда быть с осцилляцией нейтрино?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Масса покоя не равна нулю, но пренебрежимо мала по сравнению с энергией таких частиц(меньше на порядки). В результате скорость хоть и не равна в точности с, но 0.99999 (точно не скажу сколько девяток) от скорости света. С учетом конечной точности таймеров, ожидаемое отклонение приблизительно = 0.

      Удалить
  11. promet216/4/12 12:41

    Масса получается доли электронвольт. Такие частицы могут перемещаться со скоростью, близкой к скорости света. А осцилляции как раз и подтверждаются наличием массы.

    ОтветитьУдалить
  12. promet216/4/12 20:25

    Предполагаемая масса указана для электронных нейтрино.

    ОтветитьУдалить
  13. Игорь! Что Вы скажете про так называемую нейтринную связь:
    http://rnd.cnews.ru/reviews/index_science.shtml?2012/04/10/485120_1
    Суть изложена на 2-х страницах. Правда сайт, на котором это изложено, не вызывает особого доверия. Но всё же выглядит правдоподобно. Единственное, что можно сказать, что эта реализация больше относится к технике, чем к науке.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я в гуглоплюсе писал про это чуть-чуть. Ну, прикольно, но ничего особо интересного или полезного тут пока нет.

      Удалить
    2. А насчет ссылок я уже писал — давать ссылки на СМИ бесполезно, я их не буду смотреть.

      Удалить
  14. Да, Antonio Ereditato сгорел со стыда и уволился с поста главы OPERA. ЦЕРН принял правильное решение - люди которые не понимают физики и не слушают тех, кто ее понимает, не могут руководить большими научными коллективами.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Еще хотел добавить. А у нас Лысенковы, Логуновы и другие Петрики по многу лет могут возглавлять научные коллективы и производить псевдо-научную лажу - и ничего!

      Удалить
    2. Ну а Логунов-то чем провинился? Никаких сенсаций его РТГ не выдает - та же ОТО, только сбоку...

      Удалить
  15. Анонимный24/5/12 12:48

    Во первых хотелось бы сказать что очень уважаю то чем вы занимаетесь, а именно активной популяризацией теоретической физики и современных концепций об устройстве мироздания.
    Вопрос не много не по теме если найдете время то прошу ответить, хотелось бы подробнее узнать о процессе интерференции света, электронов самим с собой и ставили ли опыты с более крупными объектами например атомами или молекулами, читал где-то что собирались провести этот опыт с микробами? Ответить можно даже ссылками на сторонние издании только что бы всё было расписано до мельчайших подробностей и вытекающими оттуда выводами и теориями данного явления. И хотелось бы узнать Ваше личное мнение на этот счет, что же там действительно происходит?
    Заранее Спасибо!
    чуть более чем на половину интересуюсь этими вопросами с 9 класса)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо за отклик.
      Дифракция крупных молекул уже давно наблюдалась экспериментально, вот например статья про дифракцию фуллеренов на стоячей световой волне. Текущее состояние этой области в более-менее популярной форме описано в недавнем обзоре.

      > И хотелось бы узнать Ваше личное мнение на этот счет, что же там действительно происходит?

      Никто не знает, что в природе действительно происходит. Можно только писать математические модели мира и проверять на опыте их предсказательную силу.

      Удалить
  16. А интересно, если все же когда-то найдут сверхсветовую частицу это как-то напрочь изменит всю физику? Эйнштейн никак не предполагал что кто то может двигаться быстрей света?

    ОтветитьУдалить