Bu yılın başlarında, uluslararası bir bilim adamları ekibi, ışık hızından daha hızlı seyahat eden, aynı derecede küçük fakat sıfır olmayan bir kütleye sahip küçük parçacıklar olan nötrino bulduğunu açıkladı. Çağrıyı cevaplayan bir fizikçi Dr.Ramanath Cowsik'ti. Deneyde, hafif nötrinolardan daha hızlı varlığına meydan okuyan potansiyel olarak ölümcül bir kusur buldu.
Süperluminal (ışıktan daha hızlı) nötrinolar, Cenevre, İsviçre'deki CERN fizik laboratuvarı ile Gran Sasso, İtalya'daki Laboratori Nazionali del Gran Sasso arasındaki bir işbirliği olan OPERA deneyinin sonucuydu.
Deney, nötrinoları, CERN'deki başlangıç noktalarından Gran Sasso'daki bir dedektöre Dünya'dan 730 kilometre (yaklaşık 450 mil) giderken zamanladı. Takım, nötrinoların Gran Sasso 60 nanosaniyeye bir vakumda ışık hızında seyahat ediyorlarsa sahip olacaklarından daha erken geldiğini görünce şok oldu. Kısacası, superluminal gibi görünüyordu.
Bu sonuç ya fizik için bir sorun ya da bir atılım yarattı. Einstein’ın özel görelilik teorisine göre, kütleli herhangi bir parçacık ışık hızına yaklaşabilir, ancak ona ulaşamaz. Nötrinoların kütlesi olduğundan, süperluminal nötrinolar olmamalıdır. Ama, bir şekilde, yaptılar.
Ancak Cowsik, nötrinoların oluşumunu sorguladı. OPERA deneyleri, protonları sabit bir hedefe çarparak nötrino üretti. Bu, manyetik olarak bir tünele dönüşen ve nötrinolara ve müonlara (başka bir küçük temel parçacık) çürük olan bir piyon darbesi, kararsız parçacıklar üretti. Müonlar hiçbir zaman tünelden daha ileri gitmediler, ancak bir hayalet gibi maddeden geçebilen nötrinolar bir duvardan geçerek Gran Sasso'ya doğru devam etti.
Cowsik’in ve ekibi OPERA deneyinin bu ilk adımına yakından baktı. Yetkili, “pion çürüklerinin enerji ve momentumun korunduğunu varsayarak süperluminal nötrino üretip üretmeyeceğini” araştırdı. OPERA nötrinolarının çok fazla enerjisi vardı ama çok az kütlesi vardı, bu yüzden soru, gerçekten ışıktan daha hızlı hareket edip edemeyecekleriydi.
Cowsik ve ekibinin bulduğu şey, bir pion çürümesinden üretilen nötrinoların ışıktan daha hızlı seyahat etmesi durumunda, pion ömrünün uzaması ve her nötrino'nun müon ile paylaştığı enerjinin daha küçük bir kısmını taşıyacağıydı. Mevcut fizik çerçevesinde, superluminal nötrinoların üretilmesi çok zor olacaktır. “Dahası,” diye açıklıyor Cowsik, “bu zorluklar sadece piyon enerjisi arttıkça artacaktır.
Cowsik’in teorik sonucunun deneysel bir kontrolü vardır. CERN’in nötrino üretme yöntemi, kozmik ışınlar Dünya’nın atmosferine çarptığında doğal olarak çoğaltılır. Antarktika'da doğal olarak oluşan bu nötrinoları gözlemlemek için IceCube adlı bir gözlemevi kurulur; nötrinolar diğer parçacıklarla çarpıştıkça, yaklaşık 2,5 kilometrelik (1.5 mil) kalınlığında açık bir buz bloğundan geçerken ışık patlamaları bırakan müonlar oluştururlar.
IceCube, OPERA deneyinin bir parçası olarak üretilenlerden 10.000 kat daha fazla enerjiye sahip nötrinoları tespit etti ve Cowsik'in ebeveyn piyonlarının buna göre yüksek enerji seviyelerine sahip olması gerektiği sonucuna varmasına neden oldu. Ekibinin enerjinin ve momentumun korunmasına ilişkin yasalara dayanan hesaplamaları, bu piyonların yaşamlarının süperluminal nötrinolara çürümesi için çok uzun olması gerektiğini ortaya koydu.
Cowsik'in açıkladığı gibi, IceCube’ün yüksek enerjili nötrinoları saptaması, piyonların standart fizik fikirlerine göre bozulduğunu gösterir, ancak nötrinolar sadece ışık hızına yaklaşacaktır; asla aşmayacaklar.
Kaynak: Piyonlar Işık Nötrinolarına Daha Hızlı Çürümek İstemiyor
