تجربة أو ب ي ر ا
|
أحداث هذه المقالة هي أحداث جارية. المعلومات المذكورة قد تتغير بسرعة مع تغير الحدث. |
إن مشروع التذبذب مع مستحلب تتبع جهاز ( OPERA ) هي تجربة لاختبار ظاهرة تذبذب نيوترينو . فهو يستغل نيوترينو سيرن إلى غران ساسو (CNGS) ، شعاع عالي الكثافة وعالي الطاقة من الميون نيوترينو المنتجة في CERN سوبر بروتون السنكروترون في جنيف ، ومشيرا إلى المختبر (LNGS) Laboratori غران ساسو Nazionali ديل وهو مختبر تحت الأرض
730 كم[convert: unknown unit] بعيدا في غران ساسو في وسط إيطاليا. يقع الأوبرا في قاعة LNGS C ، ويهدف الى الكشف للمرة الأولى عن ظهورنيوترينو تاو من تذبذب نيوترونات الميون خلال سفرهم الذى يستغرق 3 ميلي ثانية واحدة من جنيف إلى غران ساسو. (جسيمات) تاو وسيراعى في ليالي الناتجة من ردة فعل النيوترونات في تاو بشكل "بلوكات" لأفلام التصوير الفوتوغرافي مستحلب معشق مع لوحات الرصاص . الجهاز يحتوي على حوالي 150000 من البلوكات ، بكتلة كلية مجموعها 1300 طن ، وتستكمل بكاشفات إليكترونية (لتتبع الطيف) والبنية التحتية والتتبعية. اكتمل بنائها في ربيع عام 2008 ، والتجربة هي حاليا تقوم بجمع البيانات.[بحاجة لمصدر]
يكاد علماء الفيزياء لا يصدقون اجهزتهم الا انهم يظنون انهم قاسوا جزيئية تفوق سرعتها سرعة الضوء مع ان نظرية اينشتاين اعتبرتها "حدودا لا يمكن تجاوزها". وتفيد قياسات اجراها خبراء في اطار الاختبار الدولي "اوبرا" ان نيوترينوات وهي جزيئيات اولية للمادة، اجتازت 730 كيلومترا تفصل بين منشآت المركز الاوروبي للابحاث النووية (سيرن) في جنيف ومختبر سان غراس القائم تحت الارض في (ايطاليا) بسرعة 300006 كيلومترات في الثانية اي 6 كيلومترات في الثانية اكثر من سرعة الضوء.
واوضح المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي "بكلام اخر اذا كان لدينا (سباق للمسافات الطويلة) على مسافة 730 كيلومترا فان النيوترينو ستجتاز خط الوصول متقدمة 20 مترا" على الضوء في حال اجتازت المسافة نفسها عبر قشرة الارض.
النتيجة لم تأت ثمرة اختبار وحيد. فالنتائج التي نشرها سيرن والمركز الفرنسي هي ثمرة ثلاث سنوات من البيانات والمراقبة لاكثر من 15 الف نيترينو مع هامش خطأ قياسي قدره جزء من 10 مليارات من الثانية فقط.
واوضح داريو اوتييرو الباحث في معهد الفيزياء النووية في ليون والمسؤول عن تحليل قياسات اوبرا "لم نكن نتوقع كل هذا، امضينا ستة اشهر ونحن نكرر التجربة من الصفر في كل مرة".
وتمت الاستعانة بكبار الخبراء المستقلين لضبط اجهزة القياس وتم التأكد مرارا وتكرارا من المعطيات الطوبوغرافية ومن نفق الجزيئيات..حتى ان انحراف القارات وزلزال لاكويلا المدمر اخذ بالاعتبار.
وحاول العلماء الدوليون رصد اي قصور او خلل في تجربتهم من دون التوصل الى اي نتيجة مختلفة. فيبدو ان النيوترينو سافرت فعلا اسرع من الضوء متحدية في الوقت عينه نظرية اينشتاين حول النسبية!
وشدد المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي "نظرا الى التأثير الهائل لنتيجة كهذه على الفيزياء فمن الضروري القيام بقياسات مستقلة وحينها يتم دحض النتيجة التي رصدت او تأكيدها رسميا".
واضاف المركز الفرنسي "لذا فان الباحثين في اطار مشروع اوبرا رغبوا في اخضاع النتيجة لفحص اوسع من قبل اوساط الفيزيائيين" وقاموا بنشرها.
وفي حال تأكيد هذه القياسات فان انعاكساتها لا تزال تفوق الادراك.
ويقول بيار بينيتروي مدير مختبر الجزيئيات الفلكية في باريس ان ذلك قد يعني "ان جزيئية قد وجدت طريقا مختصرا في بعد آخر" وانه يوجد في الكون اكثر من ابعاد اربعة (الابعاد الثلاثة التي يضاف اليها الزمن).
وهو يضيف "يمكن ايضا الا تكون سرعة الضوء هي الحدود" مشددا في الوقت ذاته على ان السرعة القياسية التي سجلها النيوترينو لا تعني بالضرورة ان "اينشتاين قد اخطأ".
ويؤكد ستفاروس كاتسانيفاس المدير المساعد لمعهد الفيزياء النووي ان "اينشتاين لم يثبت ان نيوتن اخطأ بل وجد نظرية اكثر شمولية" اضيفت الى نظرية نيوتن.
وبالطريقة ذاتها فان اكتشاف "اوبرا" قد يعني ان نظرية ايشنتاين "قائمة في بعض المجالات لكن ثمة نظرية شمولية اكثر، مثل الدمى الروسة الصغيرة (..) تفتح حقولا جديدة".
ورحب علماء الفيزياء بالافاق الجديدة المحتملة الا انهم دعوا الى اقصى درجات "الحذر" طالما "لم يقم نظام مختلف تماما بالتحقق" من القياسات على ما يقول داريو اوتييرو.
وهذا هو هدف مشروع "مينوس" في الولايات المتحدة الذي توصل قبل سنوات قليلة الى نتيجة مماثلة لبرنامج اوبرا. لكن هامش الخطأ اعتبر يومها كيبرا جدا للقبول بالقياسات الا ان العلماء الاميركيين يعكفون الان على اختبار جديد بدقة لا سابق لها. ويفترض ان يفضي الى نتائج في غضون ثلاث سنوات على ما يقول ستافروس كاتسانيفاس.
في 31 مايو 2010 ، أعلن باحثو أ و ب ي ر ا مراقبة اول حدث أو أول ظهور لمرشح تاو النيوترينو في حزمة نيوترينو الميون .[1] في سبتمبر 2011، أعلنت OPERA إكتشاف سفر النيوترونات الميون أسرع من الضوء. قوبل الإعلان بتشكك من جانب مجتمع الفيزياء (وفريق OPERA نفسه)، مع المجموعات التجريبية الأخرى التي تخطط لمحاولة تكرار التجربة، وكذلك البحث عن أية أخطاء تجريبية التي قد يعول عليها .[2]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
شعاع النيوترينو
OPERA تحتاج إلى حزمة كثيفة وحيوية من النيوترونات الميون للسفر مسافة مئات الكيلومترات للكشف عن مظهر من النيوترونات تاو المتأرجحة. يتم إنشاء شعاع من هذا النوع عن طريق اصطدام البروتون المعجل مع الگرافيت الهدف بعد تركيز الجسيمات المنتجة (بيون و كاون على وجه الخصوص) في الاتجاه المطلوب منتوجات تفاعلهم المضمحلة, و هى الميونات والنيوترونات، حيث تواصل السفر في الاتجاه نفسه عموما كما تفعل الجسيمات الأصلية. النيوترونات الميونية التي تنتج بمثل هذه الطريقة في سيرن تمر خلال قشرة الأرض حيث تصل إلى أو ب ى را بعد رحلة تقدر ب 732 كم .[بحاجة لمصدر]
الكاشف
يقع OPERA في القاعة C من مختبرات جران ساسو تحت الأرض. بدأ في بناؤها في عام 2003 ، واستكمل الجهاز في صيف 2008. وسيكون التاو الناتج من التفاعل بين نيوترونات التاو تحت الملاحظة , في البلوكات من أفلام ضوئية وهى تدعى ("nuclear emulsion") أى (" مستحلب نووى ") معشق مع صفائح الرصاص. كل لبنة أو بلوك لديه الوزن التقريبي 8.3 كلغ وكل إثنتان من supermodules OPERA تحتويان على حوالي 150،000 بلوك تم ترتيبه متوازية في الجدران ومعشق مع البلاستيك العدادات scintillator . ويتبع كل supermodule مغناطيسي بواسطة طيف عن الزخم وتحديد المسؤول عن اختراق الجزيئات. خلال جمع البيانات ، هو علامة على التفاعل في الوقت الحقيقي النيوترينو التي scintillators والطيف، والتي توفر أيضا الموقع من البلوك حيث يكون تفاعل النيوترينو قد حدث. يتم استخراج هذه الجدران من البلوكات بشكل متزامن مع تهيئة المجال للشعاع للسماح بتطوير الفيلم، والمسح الضوئي للبحث طوبولوجي وحركية إضمحلال تاو.[بحاجة لمصدر]
النيوترينو شذوذ وقت التحليق
فى 23 سبتمبر 2011,فإن التعاون أ و ب ي ر ا أعلن أن النيوترينوزونات قد لوحظ أنها تسافر من سيرن في چنيڤ إلى متتبع أ و ب ي ر ا بسرعةتفوق سرعة الضوء .[3] تم قياس وصوله الجسيمات الى الكاشف بمعامل(v − c)/c = (2.28 ± 0.28 ± 0.30)×10-5 (ما يقرب من 1 في جزء 40000) قبل الوقت المتوقع إذا كانت تسافر بسرعة الضوء, كمغزى إحصائى أهمية 6.0 sigma (أو 99.9999998%).[4] في فيزياء الجسيمات، المعيار الأساسى لاعلان الاكتشاف هو أهمية 5 - سيجما .[5] وأوضح علماء تعاون أ و ب ي ر ا ومنهم انطونيو Ereditato أن فريق أ و ب ي ر ا"لم يمكنهم العثور على أي أثر فعال الذي يمكن أن يفسر نتيجة القياس."[3] وقال جيمس جيليس المتحدث باسم سيرن في 22 سبتمبر ايلول ان العلماء "دعوا المجتمع الأوسع للفيزياء أن ينظر إلى ما فعلوه وتمحيصه حقا بقدر كبير من التفصيل، و بشكل مثالي لأى شخص في مكان آخر في العالم لتكرار القياسات."[6] التجارب السابقة لم تكن قد اكتشفت أية حركة ذات دلالة إحصائية أسرع من الحركة الخفيفة، على سبيل المثال، في عام 2007 فيرميلاب للتعاون مينوس عن نتائج قياس الرحلة مرة والنيوترونات مما يعني أن سرعة الضوء التي تزيد بنسبة 1.8 سيغما.[7] وكانت تلك القياسات تتوافق مع سفر النيوترونات بسرعة الضوء.[8] المتحدثون الرسميون لكلا فيرميلاب و تجربة T2K أكدوا نواياهم لاختبار نتيجة أ و ب ي ر ا في الاشهر المقبلة.[2] وأشار فيرميلاب في رد فعل على اعلان أ و ب ي ر ا التي يتم ترقية كاشفات للمشروع مينوس، وليس من المتوقع أن تظهر النتائج الجديدة حتى عام 2012 على الأقل.[7]
المصادر
- ^ N. Agafonova et al. (OPERA Collaboration) (2010). "Observation of a first ντ candidate event in the OPERA experiment in the CNGS beam". Physics Letters B. 691 (3): 138–145. arXiv:1006.1623. Bibcode:2010PhLB..691..138A. doi:10.1016/j.physletb.2010.06.022.
- ^ أ ب
E. Brown, A. Khan (23 سبتمبر 2011). "Faster than light? CERN findings bewilder scientists". Los Angeles Times. Retrieved 24 سبتمبر 2011.
MINOS scientists may perform experiments of their own in as soon as six months, said particle physicist and MINOS co-spokesperson Jenny Thomas. Plans to test the CERN results in Japan's multinational T2K (Tokai-to-Kamioka) experiment are in the works, said neutrino physicist and T2K spokesman Chang Kee Jung.
- ^ أ ب
"OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso" (Press release). CERN. 23 سبتمبر 2011. Archived from the original on 24 سبتمبر 2011. Retrieved 24 سبتمبر 2011.
{{cite press release}}: Unknown parameter|deadurl=ignored (|url-status=suggested) (help) - ^ قالب:Cite arxiv
- ^ C. Seife (2000). "CERN's Gamble Shows Perils, Rewards of Playing the Odds". Science. 289 (5488): 2260. doi:10.1126/science.289.5488.2260.
- ^ F. Jordans, S. Borenstein (22 سبتمبر 2011). "Roll over Einstein: Law of physics challenged (Update 3)". PhysOrg. Retrieved 24 سبتمبر 2011.
- ^ أ ب "OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos". Fermilab Today. Fermilab. Retrieved 24 سبتمبر 2011.
- ^
D. Overbye (22 سبتمبر 2011). "Tiny neutrinos may have broken cosmic speed limit". New York Times.
That group found, although with less precision, that the neutrino speeds were consistent with the speed of light.
قراءات إضافية
- J. Ouellette (24 سبتمبر 2011). "Naughty 'Faster Than Light' Neutrinos a Reality?". Discovery News. Retrieved 24 سبتمبر 2011.
المواقع الخارجية
- Opera Main Page
- CNGS Neutrino beam at CERN
- CERN: First Appearance Of Tau Neutrino
- The appearance of the tau-neutrino
- OPERA publications
