Imputowane neutrinom zaskakujące cechy wprost predestynują do zadania nie mniej zaskakującego pytania: Jak wyodrębniły się (już wiemy kiedy)? I jeszcze jednego, retorycznego: Czy dotąd istniała baza do zadawania takich pytań? By podjąć próbę odpowiedzi na to zaskakujące pytanie, powinniśmy (z grubsza) uzupełnić spis cech neutrin (cech znanych już), szczególnie tych wyróżniających je spośród cząstek pozostałych. Chodzi o opis bazujący na ustaleniach empirycznych, właściwie niepodważalnych. Przede wszystkim cząstki te posiadają skrętność (helicity). Wyobrażamy to sobie jako wirowanie wokół osi wyznaczającej kierunek i zwrot prędkości ich ruchu postępowego. Jedne w prawo, inne w lewo. Tak rozróżnia się między neutrinami (w lewo) i antyneutrinami (w prawo). Choć to spore uproszczenie, pozostańmy przy tym modelu, gdyż najlepiej przemawia do wyobraźni. Później także to uściślimy. [Pojęcie spinu omówione zostało szczególnie w artykule „Plankony i obrót”.] Czy to różne cząstki, czy też dwa stany jednej? Osobiście optowałbym za koncepcją Diraca (a nie Majorany), czyli że chodzi o dwie różne cząstki, już choćby dlatego, gdyż wszyscy (także ci, co nie chcą czytać moich prac) należymy do świata podświetlnego. Sugerowałyby to wyniki doświadczeń (niezerowa masa), choć roztrzygnięcia ostatecznego brak. To chyba mimo wszystko różne cząstki,... albo też dwa stany jednego bytu, które w naszym (podświetlnym) świecie manifestują się odrębnie. Majorana uznając neutrino i antyneutrino za dwa stany jednej cząstki, byłby zatem bliższy konkluzji, że neutrina (wraz z ich anty-) pod względem kinematycznym są inne, niż pozostałe cząstki. [Właściwie do dziś aktualny jest spór o to, czy antyneutrino i neutrino, to dwie różne cząstki (niech nie myli ich nazwa) – zgodnie z koncepcją Diraca; czy też to dwa różne stany tej samej cząstki – według Majorany. Spór ten w zasadzie pozostaje aktualny przy założeniu (zdawałoby się oczywistym), że neutrina należą do świata podświetlnego, pomimo, że sąd o niezerowości ich masy jest już chyba ugruntowany.]
Warto zaznaczyć, że kierunek spinowego momentu pędu pozostałych cząstek jest zasadniczo prostopadły do kierunku ruchu postępowego. W tym przypadku przeciwnie zwrócony spinowy moment pędu nie oznacza inności – to ta sama cząstka. Przykład stanowić mogą elektrony w atomie. Łatwo przekonać się, że te dwa stany elektrony są sobie równoważne (jeśli nie bierzemy pod uwagę spinowego momentu magnetycznego – to nie dotyczy sprawy), „prawo-” i „lewoskrętność” zależą od układu odniesienia (patrzymy od dołu, albo od góry). A neutrino? Obserwator (podświetlny) nie mogąc poruszać się szybciej od niego, albo widzi obiekt bezwzględnie prawoskrętny, albo też lewoskrętny – jednoznacznie, niezależnie od miejsca, w którym znajduje się (od układu odniesienia). Uzasadnienie poniżej. [Jeśli oś rotacji jest prostopadła do kierunku ruchu postępowego, prawo- lub lewoskrętność zależy od układu odniesienia, nie jest cechą bezwzględną – w tym przypadku mamy do czynienia z tą samą cząstką. Tu mamy do czynienia z cząstkami oddziaływującymi elektromagnetycznie. Gdy jednak kierunek rotacji cząstki jest współliniowy z kierunkiem ruchu postpowego (neutrina), prawoskrętność i lewoskrętność są cechami bezwzględnymi, niezmienniczymi względem układów odniesienia. W tym sensie neutrino i antyneutrino, to dwie różne cząstki.] Dirac się uśmiecha. Ale także Majorana. W gruncie rzeczy chyba obaj mają rację. Zależy od tego, jak patrzeć na sprawę. Wystarczy tylko (bagatela) uznać za istniejącą, możliwość nadświetlnej prędkości neutrin. Zobaczymy to dalej. Zauważmy, tak przy okazji to, że neutrina, jako jedyne cząstki, nie oddziaływują elektromagnetycznie. Także to, że fala elektromagnetyczna jest falą poprzeczną. Czy ma to jakieś znaczenie? Na razie to tylko skojarzenie faktów, choć zgodzić się można z sądem, że w przyrodzie, u podstaw bytu nie ma przypadków.
A jaka jest prędkość neutrin? Pytam znów. Już rozumowaniem wykazaliśmy, że nie może być mniejsza od prędkości światła (przy założeniu, że neutrino i antyneutrino, to, w świecie podświetlnym różne cząstki – wiele na to wskazuje). Oto, powszechnie zresztą znane, rozumowanie prowadzące do tego wniosku (już je przedstawiłem wcześniej). Gdyby neutrino poruszało się wolniej, niż światło, to możliwe byłoby istnienie obserwatora od niego szybszego (choć, o prędkości mniejszej, niż c). Obserwator ten po wyprzedzeniu neutrina, spojrzawszy do tyłu, widziałby antyneutrino z powodu odwrócenia skrętności. A przecież to dwie różne cząstki. To, czym jest każda, nie może zależeć więc od układu odniesienia. Zatem neutrina poruszają się z szybkością światła... albo szybciej. Jeśli przy tym posiadają masę niezerową (jeśli), to nie mogą poruszać się z szybkością światła. Zatem... Czy tak trudno wyciągnąć wniosek, zdawałoby się tak oczywisty? „Tak, ale przecież STW” (szczególna teoria względności). I o tym będzie.
Można do zagadnienia podejść inaczej, w sposób jeszcze bardziej popularny. Otóż wiadomo, że neutrina, jako jedyne cząstki, nie uczestniczą w oddziaływaniach elektromagnetycznych. Szybkość rozchodzenia się światła jest szybkością fali elektromagnetycznej. Zatem: Co obliguje neutrino do tego, by poruszało się z prędkością światła? Pewien paradygmat? Nie można więc wykluczyć opcji ruchu nadświetlnego [W dalszym ciągu zakładamy, że neutrino i antyneutrino, to (w naszym świecie) dwie różne cząstki]. Choć brzmi to raczej logicznie, trudno się z tym pogodzić – tradycyjnie lokalnie patrzącemu fizykowi. Obligowani jesteśmy bowiem przez paradygmat łącznościowy, wiążący przekaz informacji z prędkością światła. Prędkość ta jest jednak, mym skromnym zdaniem, rzeczą wtórną. Przede wszystkim jest to jednak prędkość ekspansji Wszechświata. Stąd jej niezmienniczość – to tak dla przypomnienia, dla tych, którzy czytali zbyt pobieżnie artykuły poprzednie (jeśli czytali).
Czy nadświetlna prędkość neutrin sprzeczna jest z podstawami szczególnej teorii względności? Tak sądzą liczni (nawet jeśli nie wszyscy, to w większości bezwiednie), a nawet obawiają się nadświetlnej prędkości jak diabeł święconej. Potwierdza to fiasko operowego doświadczenia... Operetka? Jakoś nie słyszałem o ponowieniu prób (po uwzględnieniu poprawek, wyeliminowaniu usterek układu doświadczalnego), w tym samym układzie doświadczalnym – to byłoby najsłuszniejsze. Ponoć zostało to zrobione, ale doniesienia jednoznacznego o wynikach nie znalazłem. Doświadczenie Opera przeprowadzono 22 września 2011 roku. Ciekawe, że już w eksperymencie MINOS przeprowadzonym w Fermilab w 2007 r. ogłoszono nieznaczne przekroczenie prędkości światła przez neutrina. Ustalono, że należy kontynuować badania. Chyba na razie plan badań jest zbyt napięty, a te dotyczace szybkości neutrin są z pewnością daleko w kolejce. We wszystkich ośrodkach badawczych. O eksperymencie Opera napisałem w pierwszej części tego cyklu. Panowie, nie trzeba się bać. Prędkość nadświetlna nie narusza szczególnej teorii względności już choćby z tego względu, że teoria ta, przynajmniej na razie, obejmuje swą adekwatnością tylko zakres podświetlny.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz