„S-a inselat Einstein ?” – partea 2-a   Leave a comment

Haideti sa vedem care e treaba cu regina vitezelor – viteza luminii, vorba aceea: „Regele a murit ! Traiasca Regele !”

1.  CE ESTE NEUTRINO ?

Traversarea Terrei de catre neutrino de origine solara

In primul rand NU ESTE tot aia cu „neutronul”, cum se putea citi deunazi pe site-ul Realitatea. Neutrinul sau neutrino este o particula inca misterioasa – desi a fost prevazuta teoretic de fizicianul austriac Wolfgang Pauli inca din anul 1930 (inaintea neutronului – de aici si asemanarea de nume !). Este una din particulele elementare foarte raspandite in Univers, fara sarcina electrica, cu masa extrem de mica (in Modelul Standard este considerat ca avand masa zero), care este sensibila doar la forta nucleara slaba si la forta gravitationala.  Caracteristica sa exceptionala este ca ARE O INTERACTIUNE EXTREM DE SLABA CU MATERIA, noi insine fiind strabatuti in fiecare secunda de sute de miliarde de neutrini – cea mai mare parte proveniti de la Soare !

Acest comportament, transmutarea diverselor tipuri de neutrini (electronic, tauonic, miuonic) precum si dilema inca neclarificata privind masa anti-neutrinilor (care pare mai mare decat a neutrinilor  – fapt ce pare absurd), face din neutrini o tinta extrem de interesanta pentru cercetatori, parand o cheie catre o noua paradigma in fizica ! De aceea in ultimii zeci de ani s-au derulat mai multe experimente cu neutrini, atat cu cei provenind din spatiu cat si cu cei generati in acceleratoare. Problema este ca studiile sunt foarte dificile si indelungate, pentru a capta cativa neutrini fiind necesare instalatii mari si complexe, care comporta marje de eroare.

In orice caz, mai multe rezultate obtinute pana acum, dar inca insuficient confirmate – arata ca proprietatile experimentale ale neutrinului incalca Modelul Standard, sugerand ca acesta trebuie completat (teoria stringurilor, modelul cu mai multe dimensiuni, etc – o sa revin in alt articol). Un astfel de rezultat este si cel raportat de curand de catre cercetatorii care deruleaza experimentul OPERA in laboratorul subteran din Gran Sasso (Italia) – o viteza diferita a neutrinilor fata de cea a fotonilor reprezentand trambita care ar cere imperios actualizarea actualului model al fizicii particulelor.

2. EXPERIMENTUL „OPERA”

Laboratorul Gran Sasso plasat subteran la aprox 120 km de Roma, este instalat in 3 tuneluri care strabat muntele, avand deasupra aproximativ 1400 m de roca. Aceasta „ecranare” este utilizata in experimente legate de materia intunecata, astrofizica si in special cu neutrini, singura particula pentru care materia obisnuita este cvasi-transparenta.

Schema traseului experimentului OPERA CERN-Gran Sasso

Unul din cele mai importante experimente derulate aici este „OPERA”, initiat in 2008  in colaborare cu CERN, care are ca scop principal testarea oscilatiilor neutrinilor – un fenomen inca obscur care produce transmutarea neutrinului miuonic in neutrin tauonic in drumul dintre sursa si receptor.

Experimentele sunt extrem de importante, se speculeaza ca ar exista si un al patrulea tip de neutrin care oscileaza intre cele 3+1 dimensiuni cunoscute si o dimensiune suplimentara !!!

Aceasta, ca si rezultatele privind viteza neutrinilor, ar fi rezultate care ar dovedi ca actualul MODEL STANDARD din fizica particulelor trebuie revazut si completat urgent !

Revenind la subiectul principal, faptele sunt de acum cunoscute, in 22 septembrie 2011, unul din cercetatorii implicati in experimentul OPERA a declarat ca in urma anaizei a 15.000 de neutrini emisi din Geneva si detectati in Gran Sasso, s-a constat un avans mediu de 60  ns (nanosecunde) fata de viteza fotonilor. Desi venind dintr-o sursa destul de serioasa – anuntul a fost primit cu scepticism de comunitatea internationala, dar echipa de cercetatori insista ca a eliminat toate sursele de erori si datele arata ca neutrinul (cel miuonic) se deplaseaza (putin) mai repede decat cunoscuta viteza a luminii.

Problema este ca in acest experiment tehnologia este la limita ei superioara si oricand ar putea aparea erori nedepistate, pentru ca, printre altele:

neutrinii sunt generati la CERN prin ciocniri ale unor fascicule de protoni cu placi de grafit, momentul exact al emiterii lor rezultand din calcule;

– distanta intre emitent si receptor (732 km) este determinata prin GPS – care nu este la un nivel de precizie extraordinar;

– ca sa va dati seama de precizia necesara in calcule, calatoria neutrinilor pana in labortaorul din Italia dureaza doar 2,3 milisecunde ! Orice mica sursa de eroare ar putea compromite rezultatele…

sistemul de receptie si numarare a neutrinilor  – particule cu masa extrem de mica – este foarte complex. O uriasa incinta continand o emulsie speciala este inconjurata de 150.000 de „caramizi” fotografice, apoi extrem de rarele interactiuni sunt detectate de spectrometre si alte instalatii electronice – toate acestea avand o marja de eroare antecalculata- cel putin in principiu;

Rezultatul este foarte controversat nu numai pentru ca incalca un postulat vechi de peste 100 de ani ci si pentru ca este in dezacord cu viteza masurata anterior a neutrinilor proveniti din supernove, precum si cu orice alta masuratoare precedenta. Deja doua echipe de cercetatori lucreaza pentru a confirma sau infirma aceasta afirmatie (experimentul MINOS de la Fermilab si  experimentul T2K derulat in Japonia).

3. „A GRESIT EINSTEIN ?”

Asta este o intrebare prosteasca inca din formulare, intrebarea corecta ar fi „Cum afecteaza relativitatea einsteniana ipoteza unei viteze diferite a neutrinilor ?” – dar bineinteles ca presa de proasta calitate arunca pe piata titluri cat mai senzationaliste.

Sa comentam un pic mai in detaliu cele doua legi ale relativitatii – cea restransa si cea generala:

Relativitatea generala are ca manifestare deformarea spatiului-timpului in apropierea unor corpuri cu masa si energie si ca aceasta curbura influenteaza traiectoria altor obiecte, inclusiv a luminii, din cauza fortelor gravitationale. Aici nu este nimic de discutat – a fost confirmata de nenumarate ori si o modificare minima a vitezei maxime intalnita in natura nu schimba semnificativ lucrurile .

Relativitatea timpului pentru diverse referentiale

Relativitatea restransa (sau „speciala”) are ca punct de origine ecuatiile lui James Clerk Maxwell, care a unificat toate cunostintele care existau despre electricitate şi magnetism ale vremii (1861) sub forma a 4 ecuaţii elegante. Aplicandu-se legile schimbarii referentialului observatorului cunoscute de pe vremea lui Galileo Galilei, Einstein a observat ca apare o contradictie intre compunerea vitezelor din mecanica clasica si legile electromagnetismului  – din care rezulta ca viteza luminii este o viteza absoluta in Univers. Pornind de aici, Einstein a postulat ca „toti observatorii vor masura aceeasi valoare a vitezei luminii, indiferent de starea lor de miscare ori de repaus.” (Observati ca se referea explicit la lumina/fotoni, caci asa calatorea informatia in viziunea acelor vremuri).

Mai departe, tinand cont ca viteza luminii era constanta, rezulta ca trebuie sa fie variabile timpul si spatiul, astfel a ajuns la concluzia ca pentru un obiect aflat in miscare la viteze comparabile cu viteza luminii („relativiste”) timpul se dilata iar spatiul se contracta. De aici n-a fost decat un pas pana la noua formula a energiei E=mc2. Si aceasta formula a fost de nenumarate ori demonstrata, de pilda fizicienii atomisti au observat ca numai o parte din energia transferata unui proton se regaseste in cresterea vitezei acestuia, restul face sa creasca masa acestuia – progresiv pana la infinit !

In consecinta, implicatiile asupra teoriei relativitatii restranse sunt destul de mici, ea ramane adevarata pentru nivelul la care cunoastem si experimentam lumea in acest moment, dar cum curiozitatea OMULUI ridica val dupa val cercetand caramizile infinitezimale ale Universului, s-ar parea ca avem nevoie de o teorie integrata mai extinsa, REVOLUTIONARA, care sa explice comportamentul tuturor particulelor elementare, a simetriei acestora, natura energiei si materiei intunecate care compun trei sferturi de Univers, care sa gaseasca explicatia de ce Universul cunoscut  este preponderent compus din materie si nu in mod egal si din anti-materie, etc, etc.

EINSTEIN a fost geniul inceputului de secolul XX, iar legile lui raman valabile pentru mare parte din fenomenele cosmice ! Sa vedem, cine va avea limpezimea sa in secolul XXI pentru a explica elegant toate constatarile experimentale ale ultimelor decade ?

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s