Nově zveřejněné výsledky týkající se elementární částice nazývané neutrino, která má být rychlejší než světlo, vyvolaly velkou vlnu zájmu. Pokud se ukáže, že jsou měření správná, tak bude mít toto zjištění dalekosáhlé důsledky pro to, jakým způsobem fyzici popisují svět.
Experiment
Experiment pod názvem OPERA probíhá u hory Gran Sasso v centrální Itálii. Vědci zde během posledních tří let detekovali neutrina vytvářená v 730 kilometrů vzdáleném CERNu, který se nachází na hranici Švýcarska a Francie.
Ačkoli to nebyl primární účel experimentu, tak zde měřili i to, jak dlouho trvá neutrinům překonat vzdálenost mezi oběma laboratořemi, a ke svému překvapení zjistili, že jim to zabere o 60 nanosekund méně, než by to trvalo světlu. Nebo také můžeme říci, že neutrina dorazí do cíle zhruba 20 metrů před tím, než by do něj dorazily fotony startující společně s neutriny. Takový výsledek je však v rozporu s jedním z principů, na kterém Albert Einstein vystavil svou teorii relativity. Konkrétně se jedná o princip, že nic se nemůže pohybovat rychleji než světlo.
Matematika skrývající se za experimentem je zcela jednoduchá. Každý zná ze středoškolské fyziky poučku s = vt. Pokud chceme přesně změřit rychlost částice v, tak musíme přesně změřit vzdálenost s, kterou částice urazí, a dobu t, kterou jí to trvá. Přesnost, které bylo dosaženo experimentem, je taková, že vědci museli zajít až na hranice toho, co je proveditelné.
Vzdálenost mezi laboratořemi byla změřena pomocí satelitního systému GPS, a to s přesností 20 centimetrů, což jak každý, kdo má GPS přijímač, ví, je mnohem více, než lze běžně dosáhnout. Aby bylo možné změřit dobu letu s dostatečnou přesností, bylo nutné vypořádat se s tím, že doba, po kterou jsou neutrina vytvářena, je o několik řádů delší než požadovaná přesnost, a s tím, že jen nepatrná část vytvořených neutrin je detekována – během tří let bylo zaznamenáno pouze 16 tisíc neutrin. Z tohoto důvodu bylo třeba užít statistické metody, kterými se podařilo zjistit dobu letu s přesností v řádu nanosekund.
Proč si myslíme, že to není pravda
Vědci se shodli, že experiment byl proveden zodpovědně, nebyly nalezeny žádné zřejmé nedostatky a všechny doposud vznesené otázky byly uspokojivě zodpovězeny. Přesto nikdo z vědecké obce nevěří správnosti výsledku. Důvodem je, že tento výsledek vrhá stín pochyb na speciální teorii relativity, která je velmi dobře prověřenou teorií.
Před tím, než někdo začne brát možnost cestování rychlostí vyšší než světlo vážně, bude nutné ověřit výsledek nezávislým experimentem užívajícím odlišné experimentální uspořádání.
Navíc experiment OPERA není první případ, kdy se zdálo, že neutrina jsou rychlejší než světlo. V roce 1987 byla pozorována Supernova SN 1987A umístěná ve Velkém Magellanově mračně. Neutrina tehdy byla pozorována přibližně tři hodiny před tím, než na zemi dorazilo světlo. Avšak pokud bychom chtěli tento jev vysvětlit nadsvětelnou rychlostí neutrin a užili bychom rychlost naměřenou během experimentu OPERA, došli bychom k závěru, že neutrina měla dorazit na Zemi zhruba o čtyři roky dříve než světlo.
I když fyzici věří, že výsledek OPERA je chybný, zároveň také doufají v jeho správnost. Nevysvětlený jev ve vědě znamená nový směr, kterým je možné zaměřit další výzkum.
Autoři působí v Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty MU
