7779
Президент РФ Владимир Путин подписал закон, дающий авиакомпаниям право продавать билеты на самолет по невозвратным тарифам, что должно способствовать снижению стоимости авиаперелета, сообщает агентство Прайм со ссылкой на пресс-службу Кремля
8201
Президент РФ Владимир Путин подписал закон об упрощенной выдаче российского гражданства соотечественникам, которые свободно владеют русским языком и живут либо проживали на территории СССР или Российской империи в границах современной РФ, сообщает РИА Новости
4870
Комиссия Госдумы по этике по поручению спикера Сергея Нарышкина, предположительно, на следующей неделе рассмотрит инцидент с участием лидера ЛДПР Владимира Жириновского, который оскорбил журналистку МИА «Россия Сегодня», сообщает РИА Новости.
2004
Парламент Крыма утвердил назначение экс-главы самообороны вице-премьером республики
3236
Роспотребнадзор не ожидает проблем с прохождением летнего оздоровительного сезона в Крыму, сообщает РИА Новости со ссылкой на главу ведомства Анну Попову
2928
Крымские отряды самообороны уберут все заборы, незаконно преграждающие проход к пляжам, сообщило правительство региона в своем микроблоге в Twitter.
2226
Высшая школа экономики продолжает цикл лекций в музеях Москвы. 24 апреля в Центре современной культуры «Гараж» состоится лекция «Истинная роль брендов в обществе постмодерна».
1710
Министр природных ресурсов: Природные пожары в этом году застали Россию врасплох
4572
Сотрудники столичной Госавтоинспекции ограничат движение в центре Москвы в понедельник из-за репетиции военного парада, который пройдет на Красной площади 9 мая, сообщает РИА Новости
4077
Власти Москвы могут отказаться от строительства одной станции на «зеленой» ветке метро
3115
Военную технику для участия в Параде Победы этой ночью перебросят на Ходынское поле
3557
Федеральное агентство по туризму (Ростуризм) выражает озабоченность вмешательством политики в туристическую отрасль на примере отказа чешского отеля принять российских туристов в знак протеста против присоединения Крыма к РФ, сообщила РИА Новости руководитель пресс-службы ведомства Ирина Щеголькова.
2588
МВД Украины утверждает, что телевышки в Донецке никто не захватывал, и каналы транслируются в обычном режиме, сообщает РИА Новости со ссылкой на сайт ведомства.
2169
В украинском Славянске неизвестные обесточили телецентр, транслирующий российские каналы
1942
Компромисс по ситуации на Украине должен быть найден внутри нее, а не между третьими игроками, например между РФ и США, заявил президент РФ Владимир Путин во время прямой линии с россиянами
1909
ЦБ РФ с 17 апреля отозвал лицензию у дагестанского банка «Каспий»
1890
Торговый дом «Шатер» рассматривает возможность строительства сафари-парка в Подмосковье
1696
Лоукост-авиакомпания «Добролет», созданная «Аэрофлотом», будет базироваться в Шереметьево
1693
«Ростелеком» построил линию связи с Крымом по дну Керченского пролива
2247
Павел Дуров: Мы не будем удалять ни антикоррупционное сообщество Навального, ни сотни других сообществ
2013
Google не раскрывает данные о первом дне продаж «умных» очков в США
1723
Чиновники бронируют адреса в новых доменах .москва и .moscow
1567
Компания Google отделила Крым от Украины на своих картах
2211
Суд отклонил иск мордовской колонии к Толоконниковой из-за ее письма об условиях труда
2112
Мировой суд в Москве рассмотрит дело Алексея Навального о клевете
1727
Глава Мосгорсуда Ольга Егорова подала документы в квалификационную коллегию на повторное занятие этой должности; таким образом, Егорова не претендует на занятие вакантного места председателя объединенного Верховного суда РФ
1739
Прокуроры заинтересовались художником, приковавшим гениталии к Красной площади
1833
Здания в центре Москвы украсят репродукциями знаменитых картин
1800
Фильм о русской Жанне Д'Арк покажут на открытии киномарафона в Крыму
1716
Харуки Мураками впервые за девять лет выпустил сборник новелл
1775
В Мексике скончался писатель Габриэль Гарсиа Маркес, его тело будет кремировано
2699
Менеджер Шумахера сообщила, что его состояние немного улучшилось
2092
Олимпийские кольца из Сочи подарят Греции
2046
Новый логотип чемпионата России по футболу будут выбирать болельщики
1834
Официальную песню чемпионата мира-2014 по футболу представили на YouTube

Сверхсветовая OPERA

Физики получили данные, выходящие за рамки общепринятых теорий

Конец минувшей недели был ознаменован сенсационным событием — утром 23 сентября физики Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) заявили, что засекли частицы, скорость которых оказалась выше скорости света. Речь идет о пучке нейтрино, прошедшем под землей от ЦЕРНа до итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо. Если эта информация будет подтверждена в ходе аналогичных экспериментов, представления физиков об устройстве нашего мира и представления обывателей о физиках придется существенно корректировать.

Схема эксперимента OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus — проект наблюдения так называемых осцилляций нейтрино при помощи детектора с фотоэмульсией) была такова: на ускорителе SPS, который также предоставляет заряженные частицы для Большого адронного коллайдера, получают пучок протонов. Эти протоны, набрав высокую энергию, направляются в графитовые блоки, где вступают в ядерные реакции, порождающие в том числе и нейтрино — легкие элементарные частицы с огромной проникающей способностью.

Нейтрино, родившиеся в ЦЕРНе, проходили через 730 км земной коры, практически не взаимодействуя с горными породами. Выйдя в тоннель лаборатории Гран-Сассо, они столь же легко прошли через несколько стеллажей со свинцовыми блоками, между которыми лежали пластины с фотоэмульсией в окружении детекторов. Лишь немногие нейтрино сталкивались с атомами, и в этих случаях детекторы подавали ученым сигнал — один из блоков поймал потенциально интересную частицу.

Блок вынимали из стеллажа, а лежащие меж свинцовых листов фотопластины отправляли в проявку. Нейтрино, вступая во взаимодействие с атомами фотоэмульсии, порождали другие частицы, которые оставляли характерные следы, способные предоставить ученым ценную информацию. Особенно ценную в сочетании с отмеченным временем попадания нейтрино в установку.

Зная время появления нейтрино в ЦЕРНе (ускоритель SPS выдает пучки протонов строго по расписанию), время попадания нейтрино в детектор, а также расстояние между детектором и «генератором нейтрино» с точностью до долей метра, ученые смогли вычислить скорость. На фоне всех тонкостей проектирования детекторов и сложнейших формул физики элементарных частиц это кажется несерьезным, однако именно эта арифметическая задача дала неожиданный результат: нейтрино двигались на 0,002% быстрее скорости света! Возможная погрешность значительно меньше, так что списать на неточности эксперимента не выйдет.

«После многих месяцев проверок и перепроверок мы не смогли найти источник погрешности, способной объяснить результат измерений, — заявил Антонио Эридитато, представитель группы физиков, работающих в рамках эксперимента OPERA, и руководитель лаборатории физики высоких энергий в университете швейцарского Берна. — Мы продолжим работу, но будем ждать независимых измерений, которые могут прояснить наши собственные данные». Директор ЦЕРНа Серджио Бертолуччи также настаивает: «Мы должны убедиться в том, что тут нет более простого объяснения». Осторожность ученых понятна — ведь признание полученного результата истинным способно, по словам Бертолуччи, привести к перевороту в физике. «Если результаты подтвердятся, это будет означать революцию в физике, которая бывает раз в сто лет», — отметил в интервью ИТАР-ТАСС и главный научный сотрудник Института ядерной физики Российской академии наук, член-корреспондент РАН Игорь Ткачев. Он, впрочем, тоже предлагает подождать перепроверки и уточняет, что это открытие «не будет означать слома всей современной физики, а лишь ее развитие в сторону более общей теории — точно так же, как теория относительности Эйнштейна вобрала в себя физику Ньютона».

Неучтенные погрешности в работе ученых, недочеты в схеме эксперимента и прочие «более простые объяснения» вечером в минувшую пятницу пытались найти на специально организованном в ЦЕРНе семинаре. Аудитория, в которой проходило это мероприятие, была переполнена: обсуждение велось на ступеньках, в проходах и даже на полу. На протяжении часа после оглашения доклада всем желающим предоставили возможность высказать свои замечания и найти ошибку — но безуспешно. Как пояснил «МН» участвовавший в обсуждении старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН Сергей Троицкий, доклад «оставил впечатление чисто сделанной экспериментальной работы, несмотря на странный результат».

Теперь ученым предстоит сравнивать данные эксперимента OPERA с другими наблюдениями. Это само по себе обещает быть крайне сложной задачей, ведь скорость нейтрино измеряли и ранее, получая при этом вполне обычные, то есть не превышающие скорость света, результаты. Причем не только на Земле, но и в астрономических масштабах, засекая нейтрино от вспышек сверхновых звезд практически одновременно с электромагнитным излучением. Например, нейтрино от вспышки SN1987A приходили раньше на несколько часов, но это было обусловлено не разницей скоростей, а астрофизическими процессами в момент взрыва умирающих звезд. Если бы нейтрино действительно двигались на 0,002% быстрее, разница во времени составляла бы не часы, а годы: так что здесь определенно что-то не сходится.

Но в любом случае физики предупреждают, что глобального пересмотра современных представлений не будет. Во всяком случае, пока что ученым удавалось объяснить неординарные результаты экспериментов, не прибегая к такой экзотике, как, скажем, теории с переменной скоростью света или с иной (по сравнению со стандартной теорией относительности) зависимостью массы от скорости. Истории науки, конечно, известны примеры того, как одна «неудобная» задача указывала на скорый принципиальный переворот во всех представлениях человечества об окружающем мире, но таких случаев по отношению к «сенсациям», обусловленным ошибками эксперимента, все же было немного.

Фундамент устоит

Современная физика стоит на трех фундаментальных теориях. Специальная теория относительности (СТО) гласит, что мы живем в четырехмерном пространстве-времени и не можем преодолеть скорость света, общая теория относительности (ОТО) добавляет сюда гравитацию как искривление пространства, а квантовая механика (КМ) задает правила поведения объектов на микроскопическом уровне. Замедление времени при движении с околосветовой скоростью возникает в рамках СТО, черными дырами нельзя заниматься без знания ОТО, равно как и без понимания квантовой механики нельзя объяснить природу излучения атомами света в лазере или даже обычной лампе накаливания.
Сочетание СТО и КМ дает теории, описывающие процессы с участием микроскопических частиц очень больших скоростей, и на этом союзе основана ядерная физика, физика ускорителей и заметная часть астрофизики. Кварковая модель, описывающая поведение кварков квантовая хромодинамика тоже результаты сочетания СТО с КМ, равно как и Стандартная модель в целом.

Правомерность специальной теории относительности или квантовой механики подтверждена не только напрямую в экспериментах по измерению скорости света или поведению частиц, но и косвенным путем — в экспериментах по проверке теорий следующего уровня. Так что в любом случае речь может идти о расширении моделей, а не о выбрасывании существующих в корзину.
Специальной теории относительности ничего не грозит, потому как речь в ней идет именно о невозможности достижения скорости света, а не о том, что не может быть частиц, которые движутся быстрее. Формально никто не мешает рассматривать частицы, которые изначально имеют сверхсветовую скорость (для таких даже есть специальное название: тахионы).

В то же время очень серьезные проблемы могут возникнуть у других теорий. Например, у квантовой теории поля. В ней тахионы обладают крайне неприятной особенностью — отрицательной энергией. У пустого пространства энергия равна нулю, а у тахионов она отрицательна — значит, тахионы будут самопроизвольно высыпаться в буквальном смысле слова из вакуума, что чересчур даже по меркам физики элементарных частиц, где не работают многие бытовые представления о правильности окружающего нас мира

 

«Результат будет принят, если его подтвердит независимый эксперимент»

Сергей Троицкий
старший научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН, доктор физико-математических наук

Всерьез этот результат будет принят, если его подтвердит независимый эксперимент. Наиболее перспективным представляется проверка экспериментом MINOS в США, который проводил аналогичную работу и в 2007 году представил похожий результат. Правда, его достоверность была практически нулевой из-за очень маленькой статистики, которая за четыре года, безусловно, должна была сильно улучшиться.

Если эффект подтвердится в данных MINOS, то потребуется существенное изменение наших представлений о физике элементарных частиц, а возможно, и ядерных реакций, идущих с испусканием нейтрино. Мне представляется наиболее интересным вариант с существованием дополнительных пространственных измерений. В этом случае четырехмерная лоренцева инвариантность (нарушение которой может послужить одним из многочисленных возможных объяснений и некоторых других экспериментов, не обладающих на сегодняшний день достаточной точностью) не должна быть точной.

С теоретической точки зрения есть разные модели, которые достаточно трудно, хотя и возможно согласовать с опытными данными, в частности с сигналом от сверхновой 1987А. Одна из согласованных моделей была недавно (до результата OPERA) разработана Сергеем Сибиряковым в нашем Институте ядерных исследований РАН.