Partikel hurtigere end lyset – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2011 > Partikel hurtigere end...

23. september 2011

Partikel hurtigere end lyset

Helt nye data fra CERN tyder på en partikel, der bevæger sig hurtigere end lysets hastighed.  Hvis det virkelig er tilfældet, vil det være en nærmest utrolig nyhed, der bryder med alt, hvad fysikere har sat deres lid til siden Einstein fremlagde relativitetsteorien, som siger, at intet kan bevæge sig hurtigere end lyset.

 
Strålen af neutrinoer, der bliver skabt på CERN bevæger sig over 700 km gennem jorden til Italien, hvor de opfanges i en 1300 tons detektor, der hovedsageligt består af bly.

En rejse under jorden

Målingerne er foretaget på eksperimentet CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso), der i bogstaveligste forstand sender partikler gennem jorden fra CERN til OPERA experimentet i Gran Sasso observatoriet, der ligger 730 km derfra i Italien. Partiklerne der er tale om kaldes muon-neutrinoer og har den helt særlige egenskab, at de meget sjældent vekselvirker med andre partikler og derfor kan bevæge sig gennem store afstande i fx jord og klippe som var det luft. En 1300 tons detektor fanger dem i Italien, hvorefter man med bl.a. meget præcise GPS målinger kan udregne den tid, de har brugt på at tilbagelægge afstanden fra CERN til Italien, der er målt ned til en nøjagtighed af blot 20 cm.


Gran Sasso eksperimentet som det så ud under opførelsen. Eksperimentet ligger inde i bjergene for at reducere forstyrrelser på eksperimentet fra andre partikler udefra.

 

Målingerne foretaget på OPERA eksperimentet ved Gran Sasso giver muon neutrinoernes hastighed ned til en nøjagtighed på under 10 ns (0.000000001 sekunder) . Resultatet viser, at partiklerne bevæger sig omkring 60 nano-sekunder for hurtigt.

Bruddet med relativitetsteori

"Hvis resultatet viser sig ikke at bunde i måleusikkerheder, er det et brud med relativitetsteorien, der har dannet grundlag for al fysik siden starten af 1900-tallet. Ifølge Einsteins teorier er lysets hastighed nemlig den øverste grænse for, hvor hurtigt partikler, som vi kender dem, kan bevæge sig. En tidsforskel på 60 nano-sekunder giver omregnet en afvigelse der er godt 2000 km/t over lysets hastighed", forklarer partikelfysiker Ask Emil Løvschall-Jensen, Discovery Center ved Niels Bohr Institutet.

 

Muon neutrinoerne bliver skabt på CERN og sendt i retning mod Gran Sasso. Protonerne fra den cirkulære accelerator SPS, der normalt accelererer protoner til den den store ring, LHC, skydes her ind i et materiale, der således frigiver pion- og kaon - partikler. Disse henfalder naturligt til neutrinoere og man får til sidst en stråle af rene muon-neutrinoer i retning mod Gran Sasso.

 

Tachyon en mulig kandidat

Ask Emil Løvschall-Jensen fortæller, at hvis resultatet skulle vise sig at holde vand, er teoretiske partikelfysikere dog ikke helt på bar grund. Der findes nemlig et bud på en partikel, der kan bevæge sig over lysets hastighed. Den såkaldte Tachyon , der har fået sit navn fra det græske ord for hurtig, takhus, optræder i flere alternative teorier.  Den har den helt unikke egenskab, at den optræder med negativ masse i ligningerne, hvilket gør, at den altid vil bevæge sig hurtigere end lysets hastighed.

Hvorvidt der virkelig er tale om et brud på relativitetsteorien eller fejl i målingerne kræver yderligere undersøgelser. Af samme grund inviterer forskerne bag resultatet en række andre forskere til at forsøge at finde fejl i målingerne på en konference senere i dag på CERN. Uanset hvad resultatet bliver, vil fysikerne verden over vente i spænding på dommen.