Осенью 2011 года предпринимались многократные попытки найти ошибку в этом эксперименте, и ни одна из них не увенчалась успехом. Многократные перепроверки всего оборудования лишь много позже, в феврале 2012-го, смогли выявить две ошибки, которые могли бы исказить результаты, но так как одна из них завышала скорость, а другая, напротив, занижала ее, результаты OPERA были признаны «неоднозначно неверными».
Свет на тайну «сверхсветовых» частиц пролил второй независимый эксперимент — ICARUS, его результаты были обнародованы на минувшей неделе. С 21 октября по 6 ноября в ЦЕРНе формировали очень короткие нейтринные пучки, которые потом пытались зарегистрировать при помощи другого детектора в той же лаборатории Гран-Сассо, которая до этого засекла аномальные нейтрино. За две недели детектор ICARUS, заполненный 600 тоннами жидкого аргона, поймал всего семь нейтрино. Так как время посылки этих частиц из ЦЕРНа было известно с точностью до нескольких наносекунд и с такой же точностью ученые засекли их прибытие в детектор, скорость удалось посчитать достаточно точно даже по такой весьма небольшой выборке. И итог ничего сенсационного не преподнес: нейтрино были замечены в то время, в какое и должны были прийти частицы, летящие со скоростью света. Неизбежные погрешности измерения, конечно, присутствуют, но даже при самом щедром допущении предыдущие данные OPERA в эти погрешности вписать нельзя.
Конечно, нашумевшие данные перепроверят еще раз. Но, судя по всему, сенсацию можно считать закрытой: выйти к «новой физике» через эксперимент с нейтринными пучками не получилось. Впрочем, нельзя не подчеркнуть то, что сверхсветовых частиц и изначально не ждали: эксперимент OPERA был спроектирован в расчете на наблюдение так называемых осцилляций нейтрино, превращение одного типа частиц в другой. Во время своего полета от места рождения в ЦЕРНе до детектора часть мюонных нейтрино превращается в тау-нейтрино: этот процесс до сих пор до конца не изучен, и именно он, а вовсе не возможность движения частиц с аномальной скоростью, заставил ученых заняться проектированием сложной и дорогой установки.
Доказательством того, что физика нейтрино остается интересной и актуальной областью даже без парадоксальных сверхсветовых частиц, может послужить другая новость, ставшая на днях достоянием общественности. За три дня до сообщения о результатах ICARUS в архиве препринтов arxiv.org появилась статья, подписанная большим международным коллективом ученых, который работал на американском ускорительном комплексе в национальных лабораториях имени Ферми (Фермилаб). Впервые в истории ученые смогли не просто послать нейтринный пучок и поймать несколько частиц детектором в другой точке, но и осуществить с его помощью стабильную передачу информации. Нейтринная связь работает очень медленно — 0,1 бода в секунду, то есть один стандартный символ более чем за минуту, для нее нужен детектор размером с дом даже на километровом расстоянии от передатчика, в роли которого выступает ускоритель.
Но эту связь невозможно блокировать. Даже если весь путь от передатчика до приемника залить свинцом или бетоном, на работе системы это никак не скажется. Нейтрино можно поймать на любой глубине под землей, на дне океана, и пучок спокойно пройдет через всю планету насквозь, потеряв меньше, чем теряет луч света при прохождении через чистое оконное стекло. И хотя говорить о практической пользе этого явления явно преждевременно, так как заметное уменьшение оборудования может быть принципиально недостижимо, связь, которую невозможно блокировать, благодаря нейтрино превратилась из фантастики в явь.
Природа вещей
Нейтрино относится к классу лептонов, легких и не разделяемых на кварки элементарных частиц. Оно не взаимодействует с чем-либо за счет электромагнитных или ядерных сил, за счет чего и обладает очень высокой проникающей способностью. Засечь нейтрино можно лишь при очень точном его попадании в другие частицы. При сближении с кварками на очень малое расстояние нейтрино вызывает реакцию превращения одного типа кварков
в другой, а это в свою очередь может превратить протон в нейтрон, спровоцировав ядерную реакцию. Детекторы нейтрино работают именно по принципу регистрации таких реакций. Если в хорошо экранированном баке с жидким аргоном, ксеноном или хотя бы чистой водой без всяких видимых причин вспыхивает микроскопический сполох света — это указывает на попадание нейтрино.