CERN laat deeltjes sneller dan het licht reizen


Een van de steunpilaren van de wetenschap - het idee dat niets zich sneller kan voortbewegen dan het licht - staat na een experiment in Zwitserland plotseling op lemen voeten. Wetenschappers van het Europese onderzoeksinstituut CERN hebben deeltjes snelheden laten afleggen die boven de lichtsnelheid liggen.


Als hun metingen kloppen, zou het experiment, dat los staat van de grootste deeltjesversneller ter wereld, de Large Hydron Collider (LHC), een aardverschuiving in de natuurkunde kunnen bewerkstelligen.

‘Het gevoel dat de meeste mensen hebben is dat dit niet kan kloppen, dat dit niet waar kan zijn’, zei James Gillies, woordvoerder van het CERN.

De verblufte wetenschappers hebben collega’s in Japan en de Verenigde Staten gevraagd hun metingen onafhankelijk te verifiëren of theorieën aan te dragen die de gemeten snelheden kunnen verklaren. Tot die tijd durven ze het niet aan om te spreken van een ontdekking.

‘Ze vragen de natuurkundegemeenschap om wat zij gedaan hebben tegen het licht te houden en het nauwkeurig tot elk detail te onderzoeken en in het ideale geval herhaalt iemand elders in de wereld de metingen"’, aldus Gillies.

‘Als het waar is zou dit zo’n sensationele ontdekking zijn dat men er uiterst zorgvuldig mee moet omgaan’, zei John Ellis, een theoretisch natuurkundige van het CERN die niet bij het onderzoek betrokken was.


Einstein op losse schroeven?

Volgens de speciale relativiteitstheorie van Albert Einstein kan niets zich sneller voortbewegen dan het licht: zijn beroemde Emc2 vergelijking. Die staat voor energie is gelijk aan de massa maal de lichtsnelheid in het kwadraat.

De snelheden werden waargenomen in een neutronenstraal die vanuit een deeltjesversneller in Genève op een laboratorium in Italië, 730 kilometer verderop, werd afgevuurd. De neutronen zouden hierbij zestig nanoseconden sneller zijn gegaan dan de lichtsnelheid van ongeveer driehonderdduizend kilometer per seconde.

De onderzoekers stelden de foutenmarge op tien nanoseconden, waardoor de afwijking op zijn minst opmerkelijk is. Vanwege de omvang van de eventuele ontdekking zijn ze maandenlang bezig geweest met het controleren en hercontroleren van de resultaten om er zeker van te zijn dat er geen fouten zijn gemaakt.

‘In een laboratorium in Chicago kan de test worden nagedaan’, zei Stavros Katsanevas, onderdirecteur van het Franse Nationale Instituut voor Nucleair en Deeltjesfysica-onderzoek. In 2007 werden daar ook snelheden hoger dan de lichtsnelheid gemeten, maar die vielen binnen de foutmarge, waardoor het wetenschappelijke belang werd ondermijnd.

Ook in Japan kan de test worden nagedaan, hoewel met vertraging, omdat het land nog steeds kampt met de naweeën van de ramp met een kerncentrale in maart.

Als de resultaten worden bevestigd, betekent dat een fundamentele heroverweging van de natuurwetten, te beginnen met Einsteins speciale relativiteitstheorie uit 1905. Deze theorie helpt bij het verklaren van van alles en nog wat, van zwarte gaten tot de oerknal. ‘Tot dusverre werkte zij perfect’, aldus Ellis.


Blog DS, 23-09-2011

__________________
"Never argue with an idiot, they'll just bring you
down to their level and beat you with experience." (c)TB

Neutrino's na tweede test opnieuw sneller dan het licht


Wetenschappers van de Europese Organisatie voor Kernonderzoek (CERN) hebben opnieuw vastgesteld dat het minuscuul deeltje neutrino sneller gaat dan het licht.


Het CERN kwam afgelopen september al tot die conclusie. De ontdekking stuitte toen echter op wereldwijd wantrouwen, want ze ondermijnt de relativiteitstheorie van Albert Einstein. Hij dacht dat niets sneller was dan het licht, dat met 300.000 kilometer per seconde afstanden aflegt.

De ontdekking was dus wereldnieuws maar riep tegelijkertijd vragen op over de juistheid van de metingen. Ook professor Stephen Hawking, de bekendste natuurkundige ter wereld, pleitte voor extra experimenten en verduidelijkingen.

En die zijn intussen gebeurd. De onderzoekers wijzigden het experiment lichtjes en stuurden opnieuw neutrino's van Genève naar een laboratorium in het Italiaanse San Grasso.

De deeltjes legden de ondergrondse afstand van 732 kilometer opnieuw nanoseconden sneller af dan de snelheid van het licht.


Blog HLN, 19-11-2011 (adha)

__________________
"Never argue with an idiot, they'll just bring you
down to their level and beat you with experience." (c)TB

Sneller dan licht: ja of nee?


BRUSSEL - Hebben Europese fysici eerder dit jaar écht neutrino's sneller dan het licht zien bewegen of hebben ze een subtiele meetfout gemaakt? De discussie blijft volop woeden.


Ze riepen de hulp in van hun collega's natuurkundigen overal ter wereld, de fysici van het Europese laboratorium voor deeltjesfysica Cern in Genève die eerder dit jaar aankondigden dat het er sterk op leek dat ze in een van hun experimenten neutrino's sneller dan het licht hadden zien bewegen (DS 23 september).

'We wéten dat dit bijna niet kan - sneller dan het licht bewegen is immers in strijd met Albert Einsteins 'speciale relativiteitstheorie' - maar we hebben ons experiment en onze berekeningen zo goed mogelijk nagekeken en we vinden nergens een fout', zeiden ze. De onderzoekers van het Opera-experiment maakten daarom hun voorlopige resultaten en de details van hun werk publiek, zodat iedereen mee kon zoeken naar de fout, als die er was.

Twee maanden later is de fout nog steeds niet gevonden, al zijn er al tal van mogelijkheden geopperd, maar de meeste fysici blijven ervan overtuigd dat de vergissing aan het licht zal komen en dat Einstein uiteindelijk aan het langste eind zal trekken.

Maar het blijft spannend. Het Opera-team is een deel van de critici tegemoet gekomen door zijn experiment op een verbeterde manier te herhalen. De kritiek was dat de meting van het moment van vertrek van de neutrino's niet nauwkeurig genoeg was. Dat was potentieel een groot bezwaar. Het experiment bestond erin dat neutrino's (een soort elementaire deeltjes) ondergronds zevenhonderd kilometer moesten afleggen; door nauwkeurig de tijdstippen van vertrek en van aankomst te meten, en de precieze afstand, kon de snelheid van de deeltjes berekend worden, en die bleek een klein beetje groter dan die van het licht. Het experiment is nu overgedaan met een nauwkeuriger bepaald vertrektijdstip, en het resultaat blijkt precies hetzelfde als de vorige keer: de neutrino's gaan nog steeds te snel. Van de vijftien leden van het Opera-team die in september het voorlopige artikel niet hadden willen ondertekenen, hebben er acht zich nu over de streep laten trekken.


Kritiek

Theoretische kritiek is er onder meer gekomen van twee fysici, onder wie de Nobelprijswinnaar Sheldon Glashow, die stellen dat de neutrino's, áls ze echt sneller dan het licht zouden bewegen, onderweg veel energie zouden moeten verliezen. En dat is niet het geval, volgens de fysici van het Icarus-team in het lab van Gran Sasso in Italië (waar de neutrino's aankomen na hun tocht vanuit Cern).

'De meeste fysici vinden het heel onwaarschijnlijk dat het zal standhouden', zegt de theoretisch fysicus Alexander Sevrin van de VUB over de claim dat de neutrino's sneller gaan dan het licht. Sevrin: 'Mijn buikgevoel is dat er ergens iets fout zit, maar we weten nog niet wat.' Waarschijnlijk is het een niet voor de hand liggende fout, denkt Sevrin, anders zou ze inmiddels al gevonden zijn. De bekende Israëlisch-Amerikaanse theoretisch fysicus Nathan Seiberg, die onlangs in Brussel was voor de Solvay-conferentie over fysica,zei bij die gelegenheid dat hij niet op een conferentie zou zitten maar thuis druk aan het werk zou zijn als hij het gevoel had dat het resultaat écht was.

'De bewijzen voor de speciale relativiteitstheorie zijn zo overweldigend, en ze is getest met zo'n waanzinnige nauwkeurigheid, dat er echt buitengewoon sterk bewijsmateriaal nodig zou zijn', zegt Sevrin. 'De toekomst zal het moeten uitwijzen'. Amerikaanse fysici zijn al begonnen om het experiment helemaal over te doen. Tenzij er alsnog iemand de vinger op een fout kan leggen, zal het wellicht wachten zijn op hun resultaten, voor er uitsluitsel komt.


DS, 23-11-2011 (Steven Stroeykens)

__________________
"Never argue with an idiot, they'll just bring you
down to their level and beat you with experience." (c)TB