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| Neutrinos Speed Of Light |
Los astrofísicos venerados Carl Sagan y Stephen Hawking estimularon aún más la fascinación del público con hablan de agujeros de gusano. Y mientras que Sagan permaneció reservado sobre la posibilidad de viajar en el tiempo, significativamente, añadió que creía que era todavía vale la pena explorar.
Los astrofísicos reconocen que hasta puede ser superada la velocidad de la luz, viaje en el tiempo seguirá siendo una imposibilidad. Pero en septiembre de 2011 los investigadores trabajando en el experimento de ópera en el CERN, en Ginebra, hizo un anuncio que tiene el potencial para encender los fundamentos de la física de su cabeza.
Haz de alta energía apuntado hacia Italia
El experimento de la ópera fue establecido en 2006 para analizar oscilaciones de neutrinos y detectar la aparición de neutrinos tau de la oscilación de neutrinos muón. Un haz de alta energía de neutrinos muón fue apuntado desde Ginebra basado CERN Acelerador complejo (GCN) hacia Gran Sasso, 730 km. Un haz de este tipo se genera de las colisiones de protones acelerados con un objetivo de grafito, después centrándose las partículas producidas en la dirección deseada. Como productos de la misma partícula 'padre', muones y los neutrinos continuarán viaje en la misma dirección. Y porque neutrinos raramente interactúan con la materia, las partículas pudieron pasar sin perturbar, teniendo sólo 3ms para llegar a su destino.
Auterio observada: "el aspecto interesante de esta medida fue la combinación de técnicas de física de energía para la detección de neutrinos. El haz de alta energía, que se envía al Gran Sasso, tiene una propiedad única para proporcionar una tasa muy alta de las interacciones de neutrinos que podemos detectar en nuestro detector de ópera. Esto se relaciona con el hecho de que es un rayo de neutrinos de alta energía.
"El otro aspecto muy interesante fue combinar esto con técnicas de metrología relacionados con la medición del tiempo y el espacio. Estos son usados comúnmente en otros campos pero nunca han sido utilizados en física de partículas con este nivel de precisión".
Las interacciones resultantes (leptones tau) se observaron en "ladrillos" de las películas de Emulsión fotográfica intercaladas con placas de plomo – cada uno de ellos, trabajando eficazmente como una cámara fotográfica. La construcción para el experimento de ópera comenzó en 2003 y tardó cinco años para completar el aparato que contiene 150.000 de los ladrillos dispuestos en muros paralelos, intercalados con contadores de plástico centelleante. Una serie de detectores electrónicos, como rastreadores y espectrómetros fueron usados para vigilar la ruta de los neutrinos.
Para controlar el impulso y cobrar identificación de partículas penetrantes, un espectrómetro magnético fue utilizado para realizar un seguimiento de cada destino. Como los datos se están tomando, era posible para las interacciones de neutrinos de etiqueta en tiempo real y proporcionar información sobre la ubicación exacta de los neutrinos en los ladrillos. Una vez que estos habían sido extraídos de la pared, desarrollados y analizados para pruebas de desintegraciones tau, los investigadores podrían detectar todos los detalles de los eventos de neutrinos mediante la medición de las partículas elementales que se producen en la interacción de los neutrinos con ladrillo.
El equipo de ópera descubrió varias partículas que dejaron huellas en el ladrillo en el punto de interacción. Según los investigadores, indicaban una interacción de neutrinos tau con una probabilidad de alrededor del 98%.
Aceleradores de alta energía del CERN y detectores fueron construidos específicamente para analizar las bases de la estructura de la materia.
"Nos quedamos muy sorprendidos porque llevamos a cabo el análisis de manera ciega", explicó Auterio. "Estábamos esperando resultados negativos por lo que se sorprendieron al detectar esta anticipación de neutrinos con respecto a lo que podría ser calculado, suponiendo que la luz en la misma ruta de viaje. El factor que nos miden es equivalente a 60ns durante una hora de vuelo de 2.4ms – o si desea expresarlo en términos de distancia, una anticipación de 20 m más de 730 km."
Si los resultados resultan para ser correcto, la investigación tendrá un impacto espectacular en la teoría de la relatividad general de Einstein. "Si las partículas pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz, esto obligaría una regrabación principal de la física moderna," dijo Fairhurst. "Relatividad de Einstein no permiten más rápido que la luz viaje. Por lo tanto, si se observa, esto requeriría una reformulación de la relatividad y toda teoría que se basa en ella. En la actualidad, no hay probablemente ninguna teoría que es capaz de permitir más rápido que la luz viaje y explicando todo lo que hemos observado en el universo, de física cuántica en las escalas más pequeñas a la astrofísica y Cosmología en la más grande."
¿Hora de viajes a la vista?
¿Estamos a punto de presenciar el comienzo del viaje en el tiempo? Si los datos de proyecto de ópera es resultó para ser correcta, plantea la cuestión de si materiales también pueden ser manipuladas para superar la velocidad de la luz. Fairhurst sigue siendo prudente. "Una cosa a destacar es que es muy difícil acelerar las cosas cercanas a la velocidad de la luz - requiere grandes experimentos como CERN", dijo. "En la relatividad de Einstein acelerar una partícula cerca a la velocidad de la luz requiere una enorme cantidad de energía. "Y la cantidad de energía necesaria aumenta, medida que se acerque a la velocidad de la luz, por lo que realmente haría falta una cantidad infinita de energía para llegar a la velocidad de la luz".
Puede ser una cuestión de semanas antes de que se establezca si neutrinos pueden viajar más rápido que la luz, pero para la manipulación de ahora tiempo sí debe permanecer las cosas de la ficción.
Para un periodo de meses, equipos en CERN y el laboratorio subterráneo de Gran Sasso del Instituto Nacional italiano de Nuclear física habían observar más de 15.000 partículas atómicas sub llamadas neutrinos. Neutrinos son producidos por la desintegración de otras partículas como neutrones en un núcleo radiactivo.
El principal objetivo de la investigación era observar oscilaciones de neutrinos - mediante el cual las partículas cambian 'sabor' cuando viajan. Al medir las oscilaciones, entonces se puede determinar la masa de los neutrinos. Los investigadores creían que una medición precisa daría a conocer nueva partículas fundamentales física: preguntas acerca de cómo se plantea la masa de los neutrinos y otras partículas.
Cuando regresaron las lecturas, los investigadores descubrieron algo sorprendente. Repetidamente los resultados indican que los neutrinos habían viajado a una velocidad de 20 partes por millón más rápido que la velocidad de la luz. Si estos resultados inesperados fueron resultó para ser correcta, las consecuencias podrían afectar a todos los aspectos de la cosmología, la astrofísica y la física de partículas.
Los resultados se hicieron públicos y los medios de comunicación en todo el mundo inmediatamente la hipótesis de posibles aplicaciones para partículas que podrían viajar más rápido que la luz. Mientras tanto, los físicos en todo el mundo exigieron la prueba. De hecho, la ópera proyecto alentado activamente escrutinio de dirigentes de la amplia comunidad de física de partículas en un intento por evaluar plenamente la naturaleza de la observación. Los autores de la ópera, dijo: "no reclamamos cosas, sólo queremos ayudar a la comunidad en la comprensión de nuestro loco como resultado - porque es una locura." Dentro de dos semanas casi 30 físicos ya habían publicado artículos alegando fallas con las conclusiones.
Un tal escepticismo es Stephen Fairhurst, Real Sociedad University Research Fellow escuela de física y astronomía de Cardiff. "Hay todas las posibilidades que hay una explicación de los resultados menos espectacular, y ya se han escrito varios artículos, ofreciendo alternativas", dijo. "Por ejemplo, un documento analiza los retos técnicos de sincronización de relojes a la exactitud requerida para hacer estas mediciones. Sin embargo, el descubrimiento de más rápido que la luz viaje sería verdaderamente notable".
Neutrinos, partículas invisibles que interactúan rara vez importa, son las más difíciles de las partículas atómicas sub para el estudio. Dario Auterio, investigador en el Institut de Physique Nucleaire de Lyon, observa que dichas propiedades hacen seguimiento y detección sumamente difícil.
"No los neutrinos tienen una carga eléctrica y interactúan muy débilmente con la materia – llamada 'interacciones débiles'. Son capaces de pasar toda la tierra sin interactuar".
Y, mientras que hay un montón de neutrinos disponibles para investigación: aproximadamente 400, 000billion del Sol pasan a través de la tierra cada segundo: hasta hace poco, fue ni siquiera sabía si las partículas tienen una masa muy pequeña o ninguna masa en absoluto. Si los neutrinos tienen una masa entonces tienen el potencial para hacer parte de la "materia oscura" y, en teoría, el universo podría tener gravedad suficiente para detener la expansión e iniciar contratantes.
"Los neutrinos tienen muchas características interesantes en física de partículas", continuó Auterio. "Al principio, hablamos de no tener una masa de neutrinos. Pero, con la infiltración del flujo de neutrinos procedentes del sol, personas han sido comenzando a pensar que podría tener una masa y podría cambiar su naturaleza durante su ruta de viaje. Ellos pueden transformarse en tres diferentes tipos de neutrinos: neutrinos de electrones, neutrinos muón y neutrinos tau. Los neutrinos también están vinculados a muchos aspectos de la cosmología, el nacimiento del universo, pueden estar relacionados con la simetría entre tema y tema y también son las partículas más comunes en el universo."
Efectivamente un seguimiento y detectar las partículas, los investigadores del proyecto Opera adoptó un enfoque único.
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