В CERN зарегистрировали частицы, передвигающиеся быстрее скорости свет

Пресс-секретарь CERN Джеймс Джилли (James Gillies) сообщил, что в эксперименте, проведённом в рамках проекта OPERA (Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus), пучок нейтрино, направленный из CERN в подземную лабораторию Гран-Сассо в Италии на расстояние в 732 км, был зарегистрирован в пункте назначения на 60 наносекунд раньше расчётного времени, что свидетельствует о том, что частицы передвигались быстрее скорости света. Учёные, естественно, решили, что в этом виноваты несовершенные условия эксперимента, и повторили эксперимент около 15000 раз, тщательно контролируя все параметры, однако результат оставался неизменным.

«Большинство из нас испытывает ощущение неправильности происходящего, это просто не может быть реальным», — заявил Джилли. Стивен Парк (Stephen Parke), руководитель отделения теоретической физики в лаборатории Ферми, также в недоумении: «Это настоящий шок. Если это правда, то не сомневайтесь — нас ждут большие проблемы». Кстати говоря, в 2007 году в лаборатории Ферми уже были получены подобные результаты, однако слишком большая погрешность измерений в тот раз не позволила считать эксперимент заслуживающим доверия.

Перевод интервью, которое пресс-атташе ЦЕРНа Джеймс Джилли (James Gillies) дал корреспонденту радио Свобода/радио Свободная Европа Рону Синовицу (Ron Synovitz).

Радио Свобода (РС): Вы сказали, что даже учёные из ЦЕРНа, принимавшие участие в эксперименте, с трудом могут поверить в результаты своих наблюдений. Почему?

Джилли: Такие вещи часто случаются в науке. Эксперимент показывает нечто необычное и первое, что вы говорите: «Я в это не верю». Потом вы пытаетесь найти объяснение в несовершенстве вашей аппаратуры, вашего анализа, используемых методов и т.п. Как правило, в конце концов, вы находите вполне прозаическое объяснение, которое аннулирует эти результаты. Но иногда вы не можете найти такого объяснения. Именно это и произошло сейчас. Учёные приложили все усилия, чтобы найти объяснение, связанное с несовершенством аппаратуры, и не смогли этого сделать. Следующий шаг, который только что был сделан, — представить эти результаты на суд сообщества физиков, занимающихся элементарными частицами.

РС: Если это открытие будет подтверждено, и другие учёные независимо удостоверят, что нейтрино действительно передвигаются со скоростью, превышающей скорость света, какое влияние это может оказать на физику?

Джилли: Теория относительности выдерживает испытание временем уже около ста лет. И это не значит, что её не проверяли. Учёные проверяли и перепроверяли, измеряли, проводили эксперименты и делали наблюдения в течение долгого времени, и до сих пор ничто не указывало, что этот предел скорости может быть превзойдён. Так что нынешний эксперимент противоречит всему сделанному до этого. Это не означает, что он проведён неправильно. Но в научном сообществе существует очень сильное ощущение, что должно быть какое-то другое объяснение.

РС: Можете ли вы объяснить в научных терминах, что почему проведённый учёными из ЦЕРНа эксперимент означает революцию в физике?

Джилли: Современная физика базируется на двух теориях, возникших в начале XX столетия — теории относительности и квантовой механике. Относительность включают теорию гравитации. Не существует квантовой теории гравитации.

Попытка совместить эти две теории является одной из самых главных, может быть, самой главной целью современной физики. Обнаружение фактов, подобных нынешнему, может помочь в этом. Но прежде всего мы должны удостовериться, что эти результаты соответствуют действительности.

РС: Можете ли вы рассказать подробнее о том, как проводидись эксперименты в ЦЕРНе?

Джилли: Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что существует предел скорости во вселенной, равный скорости света. Ничто не может передвигаться быстрее. В данном эксперименте измерялось время, за которое пучок нейтрино преодолевал расстояние в 732 километра под землёй между ЦЕРНом и подземным уловителем частиц, расположенном в Гран Сассо в Италии. Свет проходит это расстояние примерно за 2,4 микросекунды. Результаты измерений показывают, что нейтрино приходят раньше этого времени. Чуть-чуть раньше — на 20 миллионных долей этого времени, но тем не менее — раньше.

Если это действительно так, то это действительно ошеломляюще революционный результат для физики. Именно поэтому мы должны быть чрезвычайно осторожными, прежде чем бурно радоваться и заявлять, что Эйнштейн ошибался. Мы пытаемся разобраться в этом результате и ждём результатов независимых измерений, прежде чем можно будет делать какие-то определённые выводы о значении полученных фактов.

РС: Вы упомянули об используемых в эксперименте подземных детекторах. Проходит ли пучок нейтрино через какие-то туннели или другую подземную инфраструктуру, что позволяет ему вести себя подобно лучу света?

Джилли: Это не луч света. Это элементарные частицы, называемые нейтрино. Нейтрино — крошечные частицы, очень важные для объяснения поведения вселенной, потому что они вездесущи. Они присутствуют везде, наводняют собой вселенную. Нейтрино очень малы, и их очень трудно обнаружить, потому что они очень слабо взаимодействуют с другими элементарными частицами. Мы постоянно омываемся потоком нейтрино из космоса, значительное число которых порождено Солнцем, и большая часть этих нейтрино проходит прямо через Землю без всякого взаимодействия.

Мы пытаемся понять природу этих частиц, для этого и предназначены подобные эксперименты. Поскольку нейтрино проходят через землю без всякого взаимодействия, лабораториям, подобным Fermilab и ЦЕРНу, довольно несложно сгенерировать пучки нейтрино и послать их в землю. Что мы и делаем. Они проходят сквозь землю и возникают на детекторе, в данном случае, расположенном на расстоянии 732 километров. Никаких туннелей там нет. Нейтрино в буквальном смысле проходят сквозь землю.

РС: В 2007 году похожие результаты с нейтрино, перемещающимися быстрее скорости света, были получены исследователями в лаборатории Fermilab в Чикаго. Чем отличается ваше исследование?

Джилли: Те результаты тоже очень интересны. Fermilab провёл похожий эксперимент. Они послали пучок нейтрино на север в направлении подземного уловителя, находившегося примерно на таком же расстоянии. Они сделали то же самое — измерили время и обнаружили, что нейтрино приходят немного раньше ожидаемого времени. Но точность их эксперимента не была столь высокой, как в эксперименте ЦЕРНа, поэтому они не могли делать какие-то уверенные заявления. Сейчас они пытаются модернизировать своё оборудование, чтобы оно могло делать более точные измерения. И мы ждём этого с нетерпением.

РС: Как вы думаете, сколько времени пройдёт, прежде чем независимые исследования смогут подтвердить или опровергнуть, что нейтрино перемещаются со скоростью, превышающей скорость света?

Джилли: Я думаю, что на это уйдут месяцы и, возможно, даже годы. Мы посылаем огромное количество нейтрино сквозь землю, но поскольку они слабо взаимодействуют, вы должны ждать долгое время. Только когда вы пошлёте их очень много, вам удастся засечь некоторое число взаимодействий. В наших экспериментах мы собирали данные на протяжении трёх лет. Так что прежде чем мы увидим независимое опровержение или подтверждение нашего результата, пройдёт довольно долгое время.