Neutrinos superlumínicos

Question

Me ha sorprendido mucho leer esto hoy en todas las noticias:

Un equipo de físicos europeos informa de que unas partículas subatómicas casi masivas llamadas neutrinos parecen viajar más rápido que la luz. De ser así, la observación echaría por tierra la teoría de la relatividad especial de Einstein, según la cual nada puede viajar más rápido que la luz.

- fuente

Al parecer, un equipo del CERN/Gran Sasso midió una velocidad superior a la de la luz para los neutrinos.

• ¿Es esto remotamente posible?
• Si es así, ¿sería una violación real de la invariancia de Lorentz o una " casi, pero no del todo "¿efecto?

Le site El artículo está en arXiv está/estaba previsto un webcast aquí .

Vídeo de la rueda de prensa aquí

Answer 1

Tienes algunas respuestas más largas que ya se actualizaron, pero aquí tienes una exposición concisa de la situación a mediados de 2014:

1. En medición independiente por la colaboración ICARUS , utilizando también neutrinos que viajaban del CERN a Gran Sasso pero empleando un detector y un hardware de cronometraje independientes, hallaron tiempos de detección "compatibles con la llegada simultánea de todos los sucesos con igual velocidad, la de la luz".

2. En un comunicado de prensa editado (y probablemente también en la literatura revisada por pares), los cuatro experimentos de neutrinos en Gran Sasso informan de resultados coherentes con la relatividad.

3. Los murmullos que comienzan unos meses después del informe inicial, que un un cable suelto provocó un error en la cadena de distribución han sido aceptadas por los experimentadores. Frédéric Grosshans enlaza con un agradable debate de Matt Strassler que incluye esta imagen: Se puede ver claramente que el desfase temporal se introdujo a mediados de 2008 y no se corrigió hasta finales de 2011.

Es importante recordar la magnitud del problema. En el vacío, la velocidad de la luz es de un pie por nanosegundo. En el cable coaxial de cobre/poliéster es más lenta, de unos 15 centímetros por nanosegundo, y en la fibra óptica es comparable. Un mal conector de cable puede tomar una hermosa señal lógica digital y reflejar parte de ella de vuelta al emisor, de forma dependiente del tiempo, convirtiendo la señal recibida en un lío analógico con una forma complicada. Y un cable puede estropearse si alguien lo golpea mal con el culo mientras trabaja en la sala de electrónica.

(De hecho me pasó algo parecido en un experimento: Tenía un divisor de señal analógica "arriba" que enviaba un eco de señal a mis detectores "abajo", y un pequeño pulso con eco volvía arriba al cabo de un microsegundo y se procesaba como otro evento. Acabé gastándome varios miles de dólares en terminadores de señal para tragarme el eco de abajo. Era una configuración inusual y necesitaba un hardware de terminación inusual, y debo haber respondido cien veces a la pregunta "¿pero no podrías?").

Gran Sasso es una instalación subterránea para experimentos de bajo ruido de fondo. montaña en el camino, y su acceso a la superficie se realiza a través de un túnel cuya finalidad principal es transportar el tráfico de una importante autopista italiana. Me impresiona bastante que tuvieran una resolución de tiempo de ~100 ns entre los dos laboratorios; el "descubrimiento" se produjo porque intentaban hacerlo diez veces mejor que eso.

Como experimentalista, no envidio en absoluto el error de los chicos de OPERA. Estoy seguro de que se pasaron un año entero cagando piñas porque no conseguían identificar el problema. Cuando por fin publicaron su resultado, tuvieron el valor de comunicarlo tal cual. La comunidad se mostró debidamente incrédula y el amplio interés suscitó un gran número de otras comprobaciones que pudieron hacer. Se realizaron mediciones independientes. Se encontró una explicación. Lo mejor de la ciencia.

Answer 2

• ¿Es esto remotamente posible?

Bueno... "posible", sí, pero algo así como "posible" hacer un túnel a través de una pared de ladrillo: aunque no se puede demostrar definitivamente que sea imposible, uno se sentiría bastante seguro diciendo "esto nunca ocurrirá". La relatividad es realmente bien probada, y es realmente difícil concebir una forma de que los neutrinos puedan viajar más rápido que la luz sin que ello tenga otras consecuencias que ya habríamos descubierto. Dicho esto, no conozco el campo al dedillo y seguro que a algún teórico se le ha ocurrido alguna idea descabellada que lo permite. He preguntado otra pregunta que se le ocurra algo.

• De ser así, ¿se trataría de una violación real de la invariancia de Lorentz o de un efecto "casi, pero no del todo"?

Si los resultados de OPERA son correctos, este efecto sería una auténtica violación de Lorentz, no sólo un efecto aparente como la radiación Cerenkov o movimiento superlumínico astronómico . Por eso todo el mundo está tan entusiasmado. (A menos que los neutrinos sean taquiones; en ese caso, supongo que la invariancia de Lorentz sigue técnicamente intacta, pero la observación de un taquión sería igualmente una gran noticia).

La configuración del CERN y de OPERA es conceptualmente muy sencilla, básicamente dos observadores situados a una distancia conocida con relojes sincronizados. Se trata de una medición directa de la velocidad media. No hay que hacer ningún análisis teórico complicado para determinar si se ha superado la velocidad de la luz. O bien se equivocan en la distancia (medición errónea, o hay una "grieta" espaciotemporal dentro de la Tierra :-P) o en el tiempo (error de sincronización o deriva del reloj), o bien han descubierto realmente neutrinos superlumínicos.

Answer 3

Según el Dr. Phil Plait, se rumorea que ha sido una conexión defectuosa. En resumen: no hay ningún error de cálculo los supuestos teóricos, la rotación de la Tierra, etc... A problema de hardware causó el desfase de 60 ns.

Siguen siendo habladurías, así que tómatelo con precaución, pero esto es lo que ha dicho:

Según fuentes familiarizadas con el experimento, la discrepancia de 60 nanosegundos parece deberse a una mala conexión entre un cable de fibra óptica que se conecta al receptor GPS utilizado para corregir el tiempo de vuelo de los neutrinos y una tarjeta electrónica en un ordenador. Tras apretar la conexión y medir después el tiempo que tardan los datos en recorrer la longitud de la fibra, los investigadores descubrieron que los datos llegan 60 nanosegundos antes de lo que se suponía. Dado que este tiempo se resta del tiempo total de vuelo, parece explicar la llegada temprana de los neutrinos. No obstante, serán necesarios nuevos datos para confirmar esta hipótesis.

- fuente

Answer 4

En la última (?) Edit: El "problema" se resuelve: fue, principalmente, un problema en la cadena de distribución, debido a un mal atornillado de fibra óptica. Un de alto nivel de la descripción del problema se da aquí y una explicación más detallada de la investigación es de aquí.

Lista de posibles sesgos sistemáticos

Pensé que podría ser una buena idea tener una lista de los posibles sesgos sistemáticos que podría conducir de xkcd del personaje para ganar su apuesta. Como muchos físicos (incluyendo, supongo, muchas personas de la ÓPEAR de colaboración), creo que va a terminar como el Pionero de la anomalía. Por supuesto, la actual lista sólo contiene sesgos que es raro, pero es menos probable que una violación de la causalidad.

Los errores de ubicación y relojes de las derivas

El arXiv papel estudiado, y parece excluir. La distancia parece ser conocido dentro de los 20 cm y la sincronización parece estar dentro de los 15 ns (6.9 estadística y 7.4 sistemática). Si esto tendría, sin embargo, termina por ser la explicación, sería bastante aburrido.

Actualización: los Rumores parece indicar que la aburrida explicación es la buena.

No es el mismo de los neutrinos detectados

Los neutrinos son emitidos en un 10.5 µs ventana, 175 veces más que el efecto observado. Podría ser posible que los neutrinos emitidos principios no son exactamente el mismo que el emitido tarde. Oscilación de neutrinos podrían, por ejemplo, luego de que el neutrino más detectable por el detector lejano.

Sin embargo, los detectores fueron construidos a la medida de la oscilación, por lo que supongo que el de la ÓPEAR de colaboración pensado en ello, y la rechazó por el motivo que sea. Supongo que una explicación a lo largo de estas líneas significaría interesantes de la nueva física de partículas.

Actualización: Esta posibilidad excluidos por un nuevo experimento con 3 pulsos ns.

Errores en la estadística el análisis del tiempo

El tiempo en sí se basa en una muy elaborada análisis estadístico. Además, los pulsos son bastante largos (10 µs), por lo que un error en este análisis podría ser fácilmente de el buen orden de magnitud.

Actualización: Esta posibilidad excluidos por un nuevo experimento con 3 pulsos ns.

Answer 5

ACTUALIZACIÓN 2011-10-15

Este fenómeno puede haber sido explicado. El quid de la cuestión tenía que ver con los diferentes marcos de referencia - la distancia recorrida, de acuerdo a los satélites que miden el tiempo era diferente de la distancia recorrida de acuerdo con nosotros en la tierra. Si vas a medir la velocidad (distancia / tiempo), usted tiene que obtener la distancia y el tiempo, tanto desde el mismo marco de referencia. Estábamos tomando distancia de nuestro marco de referencia y el tiempo de la (muy rápido) del satélite de la hora de referencia.

Este artículo explica de forma muy accesible:

Para entender cómo la relatividad alteración de los neutrinos del experimento, ayuda a fingir que estamos colgando en uno de los satélites GPS, la observación de la Tierra ir por debajo de usted. Recuerde que, desde el marco de referencia de alguien en el satélite, no nos estamos moviendo, pero la Tierra es. Como los neutrinos del experimento, podemos iniciar el calendario de uno de los neutrinos como sale de la fuente en Suiza. Mientras tanto, el detector en Italia se está moviendo tan rápido como el resto de la Tierra, y desde nuestro punto de vista se mueve hacia la fuente. Esto significa que el neutrino tendrá un poco más corta la distancia de viaje de la que habría si el experimento se estacionario. Dejamos de momento el neutrino cuando llega a Italia, y calcular que se mueve a una velocidad que es cómodamente por debajo de la velocidad de la luz.

"Eso tiene sentido", decimos, y enviar a la hora de inicio y la hora de parada abajo a nuestros colegas en la Tierra, que tome un vistazo a nuestros números y flipar. "Eso no tiene sentido", dicen. "No hay manera de que un neutrino podría haber cubierto la distancia que estamos midiendo en el tiempo que mide hasta allí sin ir más rápido que la luz!"

Y son totalmente, 100% correcto, porque la distancia que los neutrinos tenían que viajar en su marco de referencia es mayor que la distancia que los neutrinos tenían que viajar en nuestro marco de referencia, debido a que en nuestro marco de referencia, el detector se mueve hacia la fuente. En otras palabras, el reloj GPS es golpe en la nariz, pero ya que el reloj está en otro marco de referencia, usted tiene que compensar la relatividad si vas a utilizar para hacer las mediciones altamente precisas.

El documento original en la publicación de estos hallazgos está aquí: Tiempos de Vuelo entre una Fuente y un Detector se observa desde un satélite GPS.

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Post Original

Fuentes: [1] (Associated Press), [2] (Tutor.co.reino unido), [3] (Publicación Original - de la Universidad de Cornell)

Los científicos de todo el mundo reaccionaron con cautela choque del viernes ante los resultados de un italiano de laboratorio que parecía mostrar que ciertas partículas subatómicas pueden viajar más rápido que la luz.

El viaje duraría un haz de luz alrededor de 2,4 milisegundos para completar, pero después de la ejecución de la Ópera experimento de tres años y el momento de la llegada de 15.000 neutrinos, los científicos han calculado que las partículas llegó en el Gran Sasso 60 billonésimas de segundo anterior, con un margen de error de más o menos 10 milmillonésimas de segundo. La velocidad de la luz en el vacío es 299,792,458 metros por segundo, por lo que los neutrinos eran aparentemente viajar en 299,798,454 metros por segundo.

Ignorando el repetitivo exageración de los medios acerca de las posibilidades de viajar en el tiempo y dimensiones alternas - estoy buscando las fuentes académicas que podría sugerir cómo podría ser esto cierto, o, alternativamente, de cómo esta discrepancia podría explicarse.

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He leído el artículo publicado, la Medición de la velocidad del neutrino con el detector OPERA en el CNGS de la viga, con sus conclusiones. Parece que tomó una cantidad insana de cuidado con su medición de la distancia y el tiempo.

Uno de los más comunes el escepticismo de la gente que no se nada sobre el experimento es cosas como:

Podría preocuparse acerca de[...] tienen que correctamente contabilizados para el tiempo de retardo de la realidad, la lectura de las señales? Lo que usted está utilizando como un tiempo de la señal, que tiene que viajar por los cables a su equipo y cuando se habla de los nanosegundos, usted tiene que saber exactamente cómo rápidamente los viajes actuales, y no es instantáneo. [2]

Este experimento no uso ese tipo de 'cronómetro' mecanismo de sincronización, aunque. No existe una "T=0", y no solo de la cocción de los neutrinos. Lo que se detecta es la marca de agua de patrones en el flujo constante de partículas. Los flujos de entrada y de salida son sello de tiempo de uso de la misma satélites y cualquier posición a lo largo de cada secuencia tiene un tiempo preciso asociados con él. Mediante la identificación de idénticos patrones en secuencias de entrada y salida, se puede identificar cuánto tiempo tomó partículas para viajar entre los puntos. [1]

Como a distancia, el uso de las lecturas de GPS para obtener el este, norte y altura de la posición a lo largo del camino recorrido para una gran precisión. Tanto es así que incluso se pueden detectar lento corteza de la tierra de la migración y milímetros de los cambios en la distancia entre la fuente y el destino cuando algo así ocurre un terremoto. Cuando las partículas viajan en la escala (730534.61 ± 0.20) metros, esto es más que suficiente precisión:

Va a tomar mucho más que la base del escepticismo a pensar en lo que podría haber causado esta discrepancia. He visto sugerencias tales como la gravedad de la Tierra es diferente a lo largo de la ruta de los neutrinos, que deforman el espacio/tiempo de manera desigual. El neutrino en realidad no podría ser de viajar tan lejos como ellos piensan que si el espacio/tiempo es contratado en uno o más puntos a lo largo de la ruta de acceso donde la gravedad varía.

De todos modos, voy a estar interesado en ver cómo sale. Como la mayoría de los científicos, supongo que en un paradero de error sistemático (porque definitivamente tienen significación estadística y la precisión de su lado) que aún no se ha señalado, pero probablemente no le llevará demasiado tiempo con todos los físicos teóricos que se vierte a través de este experimento.