הצרות של הפיזיקאים אחרי שבירת מהירות האור

תוצאות הניסוי המדד את מהירותם של חלקיקי נייטרינו יוצרות בעיה תיאורטית המערערת היבטים מרכזיים ביותר בפיזיקה המודרנית

מאז נמדדו חלקיקי נייטרינו שלכאורה נעים מהר יותר ממהירות האור, פיזיקאים מנסים ללא הרף למצוא את נקודת התורפה בניסוי מעורר הפליאה. היבטים מרכזיים ביותר בפיזיקה המודרנית מוטלים על הכף: אם המדידות יתגלו כמדויקות, הן עשויות לערער על קביעת תורת היחסות הפרטית של איינשטיין מ-1905, שלפיה אין דבר ביקום שיכול לנוע מהר יותר ממהירות האור.

במסגרת ניסויים שנערכו בשלוש השנים האחרונות, ייצרו חוקרים חלקיקי נייטרינו בעזרת אחד ממאיצי החלקיקים של המרכז האירופי לחקר הגרעין, CERN. לאחר מכן מדדו החוקרים את הזמן שחלף עד הגעת החלקיקים הללו לגלאי בגראן סאסו, איטליה - מרחק של 732 קילומטר. חלקיק שנע במהירות האור חוצה את המרחק הזה בכ-2.5 אלפיות שנייה, אך לדברי החוקרים המדידות שלהם מראות שהחלקיקים חצו את המרחק הזה 60 מיליארדיות שנייה מהר יותר מהמצופה. רבים מהמדענים בקבוצת המחקר של הגלאי OPERA בגראן סאסו בטוחים שמדידותיהם מדויקות, אך מרבית הפיזיקאים ספקניים מאוד לגבי הממצאים בשל השלכותיהם התיאורטיות. לדבריהם, "המחיר התיאורטי" שיידרשו לשלם אם המדידות יאומתו יהיה אפילו כבד יותר מכפי שהניחו עד כה, כיוון שהן סותרות את חוק שימור האנרגיה. חוק זה הוא נדבך מרכזי של הפיזיקה המודרנית שקובע שבמערכת סגורה, כמות האנרגיה אינה יכולה להשתנות.

הפיזיקאי פרופ' שמואל נוסינוב מאוניברסיטת תל אביב מסביר כי נייטרינו הוא תוצר של חלקיק בשם פיון, שבתהליך דעיכה הופך למואון ולנייטרינו. בתהליך הדעיכה מוריש הפיון את האנרגיה והמומנטום שלו לשני החלקיקים החדשים שנוצרים, לרוב בחלוקה פחות או יותר שווה בין השניים. כיוון שיש שימור אנרגיה, סכום כמויות האנרגיה המורשת למואון ולנייטרינו שווה ערך לאנרגיה שהיתה ל"אביהם" הפיון.

אך אם יתברר כי המדידות האחרונות נכונות, הדבר אומר שאם חלקיק הנייטרינו נע מהר יותר ממהירות האור, האיזון האנרגטי מופר. ההפרה הזו מתייחסת לחלקיקי נייטרינו באנרגיות גבוהות מאוד, אך נוסינוב אומר שהיא רלוונטית גם לתוצאות המפתיעות מגראן סאסו, הנוגעות לחלקיקים באנרגיות נמוכות יותר.

אך הביקורת על המדידות מגיעה גם מכיוונים נוספים. חתן פרס נובל שלדון גלשוב ועמיתו אנדרו כהן מצאו שחלקיקי נייטרינו אנרגטיים שנעים מעל מהירות האור אמורים להתפרק ולאבד בהדרגה את האנרגיה שלהם. כך או כך, כבר בשנה הקרובה אמור להתבצע שחזור של מדידת חלקיקי הנייטרינו בארה"ב וביפאן. אולי אז יובהרו סופית תוצאות הניסוי המסתוריות.

מאיץ החלקיקים ב-CERN
מאיץ החלקיקים ב-CERN. צילום: אי–פי
הוספת תגובה
תודה על פנייתך, היא תיבדק על ידי המערכת
להוספת תגובה בלתי מזוהה לחץ כאן להוספת תגובה מזוהה לחץ כאן

הקלד את הנושא

הקלד את התגובה

 
בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים עם תנאי השימוש של אתר הארץ
תודה על פנייתך, היא תיבדק על ידי המערכת
להוספת תגובה בלתי מזוהה לחץ כאן להוספת תגובה מזוהה לחץ כאן

הקלד את הנושא

הקלד את התגובה

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים עם תנאי השימוש של אתר הארץ
תודה על פנייתך, היא תיבדק על ידי המערכת
הצג את כל התגובות פתוחות 01 ומה חז״ל אומרים בנושא?  (לת) חרד
  • 09:00
  • 06.01.12

02 יתכן שיש הסבר אחר מוטי שרם
  • 09:43
  • 06.01.12

יתכן שהחלקיק שהגיע למהירות האור עשה "קפיצה בזמן לעתיד" ,ואז התקבלה המדידה שהוא כביכול עבר את מהירות האור.

03 דן חלוץ נתן לחלקיק בעיטה קלה בכנף בזמן מעופו.  (לת) שלומי בראון
  • 10:25
  • 06.01.12

04 אם היה להם את אחד השעונים מהאוסף של אהוד ברק המדידות היו יותר מדויקות  (לת) שען ואינו נשען אבל אולי אין להם תקציב מספיק לשכירת השעון המבוקש
  • 13:19
  • 06.01.12

05 הפיזקאים רק ישמחו אם יסתבר שהממצאים נכונים !!!! יוסי יביו
  • 13:56
  • 06.01.12

כרגיל עיתונאים לא מבינים על מה הם כותבים.
אם הממצא יסתבר כנכון, ועוד יש דרך ארוכה לעבור,
אסי כל הפיזקאים האמיתיים ישמחו.
סוף סוף יש אתגרים תיאורטיים חדשים במדע הפיזיקה.
כמובן שהעיתונאים הכותבים מנותקים ממה שקורה בקהילת
הפיזקאים בעולם, וחבל ....
אבל לצערי זה סגנון העיתונות של היום.
שבת שלום

06 טעות בחישוב המרחק יניב
  • 14:54
  • 06.01.12

רעידת האדמה ביפן גרמה להתכווצות של קליפת כדור הארץ ומכן הטעות בחישוב המרחק..

07 מעניין מה יש לבייניש להגיד בנדון.  (לת) כבשה פועה נזהרת מלחרוץ דין
  • 16:26
  • 06.01.12

08 ושוב קיבעון קונספטואלי חוסם קידמה  (לת) לילית
  • 17:18
  • 06.01.12

09 כנראה שהפיסיקאים לא חישבו את המרחק הנכון שחלקיק הנויטרינו עבר, הם מדדו את המרחק שעל פני האדמה, בעוד שהחלקיק יכול לעבור דרך האדמה ואז המרחק קטן יותר, וכן הם לא לקחו בחשבון את מהירות סיבו כדור הארץ מסביב לשמש ומסביב לעצמו. חלקיק הנויטרינו הוא חלקיק נטול מטען חשמלי או מטען צבע, בעל ספין ½ ומסתו אפס. הנייטרינו מושפע בעיקר מהכוח הגרעיני החלש. כיוון שהנייטרינו לא מגיב לכוח האלקטרומגנטי או לכוח החזק, הסיכויים לתגובה של הנייטרינו עם אטומי החומר דרכו הוא עובר נמוכים ביותר. לדוגמה, נדרש קיר עופרת בעובי מספר שנות אור על מנת לחסום מחצית מכמות הנייטרינים העוברים דרכו. לפיכך, גלאי נייטרינו מכיל מאות טונות של חומר ועל אף זאת, אטומים בודדים בלבד יגיבו לפגיעת נייטרינו במהלך יממה אחת. רק לתיזכורת הברנשים האלה ניסו בשנתיים האחרונות למצא "בוזון היגס", "בוזון היגס" זאת תאוריה שאבד עליה הכלח עוד לפני כ-30 שנה. מה קורה כאן ?, פסיקאי בפרוטה
  • 19:51
  • 06.01.12

אגב,
החלקיק האלוהי הוא 'מיתר רוטט' שקיים ב-6 ו/או 10 ממדי מרחב,
כלומר שום מאיץ שקיים בעולמינו בעל 3 ממדי המרחב, לא מסוגל לגלות אותו.

10 האם המדענים לקחו בחשבון את סיבוב כדור הארץ סביב עצמו? שמעון
  • 20:02
  • 06.01.12

זה יכול להשפיע מאוד על התוצאות.

11 החדשה המעניינת באמת היא שהניסוי יבוצע באופן בלתי תלוי במעבדות אחרות נחכה ונראה
  • 20:15
  • 06.01.12

התחושה הכללית לגבי התגלית לפיה נייטרונים מסוגלים לנוע במהירות העולה על מהירות האור היא שמדובר בארטפאקט, טעות במדידה, למשל של המרחק בין CERN ל GRAN SASSO, וחזרה על אותו הניסוי שוב ושוב לא תביא לתוצאות אחרות, ולכן יש לבצעו במקום אחר.

12 שקר! הכל שקר!! פרופ. דנדי גידן
  • 20:51
  • 06.01.12

כבר שנים אני טוען שתאוצת הנייטרינו מתקיימת בזכות פיצול דו-קטבי של תחמוצת הנקנן האיזוטכנית בתהליך הדעיכה הפטרו-כנענית, כפי שניתן להווכח במעבדתי בבית שמש.

חלקיקי נטרן-קרטא הליבתיים (או בקיצור נט"ל) נעים בחופשיות במקהלות הנקראות סרחים. משנתקלים הסרחים בחלקיקית החד-מחשופית הם בוקעים בתהליך פליטה קרה לעבר החלקיקית.

קצב התרבות הסרחים הוא מהגדולים ביותר בטבע. ע"פ חוק הכלים השבורים, נקבות הנט"ל יכולות להשריץ יותר מ 20 צאצאים במחזור דעיכה רב-ערכית אחת. חשוב לזכור, כי סרחים יכולים להתקיים אך ורק בתוך תאים חד-ציוניים המספקים להם את תחמוצת הרב-מזומנים בתדירות גבוהה. למעשה, השילוב היהודו-ביולוגי הנ"ל בין התאים לסרחים מורידים את התאים לרמה אנרגטית נמוכה יותר בתהליך שנקרא איראנופיליה הדרתית אשר משסעת את התא וגורמת לפיצולו.

13 כרגיל כותרת פרובוקטיבית שתסתיים בקול ענות חלושה א
  • 21:35
  • 06.01.12

התוצאות סטטיסטיות ואולי יש סטיות במדידה -
הרבה יותר סביר מאשר שבירה של מהירות האור.

14 העולם עומד להשתנות, והמדענים יגלו שהוא יותר מסובך ממה שהם חשבו. אנרגיה וחומר הינו הך הם  (לת) שלמה
  • 21:52
  • 06.01.12

15 מנכ״ל רשות הטבע המודח אלי אמסלם ידע מזמן ידעתי אמרתי והזהרתי
  • 01:49
  • 07.01.12

הקוונט הזה מש שקוראים לו חלקיקי ?מחולק כמו כל דבר בצה״ל לשלושה חלקים שווים - חצי בצד הזה, חצי בצד השני וחצי ברזרווה. הוא יש לו שלושים שניות בשביל לזוז. זוז....

16 Obviously, the spped of light we measure AvnerA
  • 08:32
  • 07.01.12

is only the most probable speed of light.

17 התגובות שלכם מזכירות לי את ההתייחסות לתגלית שהעולם הוא עגול...  (לת) קופרניקוס
  • 12:18
  • 07.01.12

18 שבירת מהירות האור היא לא הצרה הכי גדולה אסרף שוונץ-קוקרינג
  • 14:30
  • 07.01.12

הצ'ולנט הבדואי של סבתי הפולניה שהאיץ את החלקיקים עד כדי כך, זו הצרה האמיתית!

19 נ"נ - אני אוהב אותך!!!  (לת) עוף מוזר
  • 21:31
  • 07.01.12

20 תגובות מעניינות - אבל תרומת סיבוב כדור הארץ אינה נכונה פיסיקאי שלא מהתחום הזה.
  • 05:50
  • 08.01.12

מעניין ששום פיסיקאי לא תיקן את הטעות שבהצעה שסיבוב כדור הארץ הוא מקור הטעות.
חוק חיבור המהירויות בתורת היחסות (הפרטית) אינו חיבור פשוט של מהירויות. לגוף שנע במהירות האור כל מהירות אחרת שתתווסף (למשל בגלל שמקור האור על כדור הארץ המסתובב) עדיין המהירות תשאר תמיד מהירות האור.
לכן זו היתה הצעה מעניינת לפתרון - אך לא נכונה.

כדאי לשים לב שהזמן היה קצר ב 60 מיליארדיות השניה מ 2.5 אלפיות (לא בדקתי זאת במאמר מדעי אלא רק מהכתבה). כלומר סטייה של 0.24 מיליוניות האחוז יחסית למהירות האור. קיימות סיבות רבות טכניות (כגון כיול השעון, התחלה וסוף המדידה וכו) כמו גם סיבות תאורטיות (למשל שהנסיון נעשה בתחום הכבידה של כדור הארץ שהוא אמנם חלש מאד, אבל יעקם את המסלול של החלקיק על פי תורת היחסות הכללית ועל כן החלקיק יעבור דדרך מעט יותר ארוכה וגם שהנסיון נערך במערכת הנעה בתאוצה צנטריפטלית בגלל סיבוב כדור הארץ ועל כן שוב יש לעשות חישוב על פי תורת היחסות הכללית.

ןלבסוף הסתייגות- תחום ההתמחות שלי כפיסיקאי שונה לחלוטין. יתכן מאד שכל שכתבתי נלקח בחשבון וההסבר אחר. יחד עם זה אני מאמין לחלוטין ששום גוף לא עבר את מהירות האור והכל יתברר כלא נכון.

21 שתי הערות: נפתלי ארנון
  • 10:02
  • 08.01.12

1. ב-60 מילוארדיות שניה האור עובר 18מטרים. כדור הארץ אינו כדור מושלם. האם הידע הקרטוגרפי של כדור הארץ כל כך מפורט שהוא מאפשר למדוד אורך של מיתר בין שתי נקודות על פני הגלובוס, המרוחקות זו מזו קרוב ל-1,000 ק"מ, בדיוק של מטרים ספורים?

2. אם אינני טועה, הסיגנל שמצביע על הגעת הניטרינו ליעדו עובר דרך ארוכה בתוך המעבד האלקטרו-אופטי עד שהוא קובע את נקודת הזמן שבה הגיע הניטרינו ליעדו. האם עורכי הניסוי יודעים כמה זמן זה לוקח בדיוק של 60 מיליארדיות שניה?

  •   העלת בעיות טכניות נכונות אבל.. פיסיקאי שלא מהתחום הזה
    • 12:37
    • 08.01.12

    אבל יתכן שהנסיון נעשה ב Coincidence עם קרן אור שנוצרה בו בזמן שנוצר הניוטרינו. ו "כאילו" המיואון הקדים לעבור את המרחק לפני קרן האור ב 60 מיליארדיות השניה.
    זו רק השערה לדרך הביצוע של הנסיון. גם כך קיימות בעיות טכניות מרובות למשל כי הגלאים לאור ולנויטרינו הם שונים וזמני התגובה של הגלאים והאלקטרוניקה שלהם שונים.

  •   האם ה-Coincidence אפשרי? נפתלי ארנון
    • 14:35
    • 08.01.12

    אמנם אינני פיסיקאי, אך למיטב הבנתי לא ניתן להעביר קרן אור במסלול של הניטרינו, היינו דרך מעבה האדמה.

  •   פיסיקאי - אתה בכלל לא בכיוון: הנויטרינו קובי
    • 15:03
    • 08.01.12

    התקדם בבטן האדמה מסרן לגראן סאסו (המעבדה באיטליה בנוייה עמוק בתוך האדמה) - אור לא יתקדם בדרך זו אפילו מילימטר.
    לנפתלי: המדידה היתה סטטיסטית מלכתחילה - הם אפילו לא ידעו מתי בדיוק יוצא כל נויטרינו מסרן: הם יצרו אלומה של חלקיקים במקטע זמן ידוע, ובאופן סטטיסטי חישבו את זמן ההגעה של מרכז האלומה. בכל אופן, לא מצאו עדיין שום בסיס להכריז על טעות מדידה, כך שצריכים לחכות לתוצאות הניסויונות בארה"ב וביפן.

  •   תשובות מאסטרנט
    • 21:52
    • 08.01.12

    שלום נפתלי,
    לגבי השאלה הראשונה, נעשה שימוש במערכת GPS למדידת המרחק (לא המערכת הציבורית המשמשת את כולנו, שדיוקה מספר מטרים, אלא מערכת חזקה יותר שדיוקה מתחת לחמישים ס"מ). הגלאי נמצא בתוך מנהרה, כך שמיקומו מוסתר מהלווינים, ולכן מדדו בעזרת GPS את המרחק ממאיץ החלקיקים לפתח המנהרה, ומשם בעזרת מדידות אופטיות את המרחק לגלאי עצמו.
    בסה"כ דיוק מדידת המרחק הוא מסדר גודל של עשרות ס"מ בודדים.
    לגבי השאלה השניה, אכן מדובר על מדידות רבות והמספר הסופי שפורסם הוא חסם מלרע להפרש, משמע, הסטייה ממהירות האור בהתחשב באי הוודאויות ובנתוני המערכת הוא לכל הפחות המספר שפורסם.
    כמובן שניתן לשאול האם אותם פיסיקאים מדדו נכונה את כל אורכי הכבלים בהם זורם המידע ולקחו בחשבון את כל הרעשים האפשריים, אולם הם מבחינתם פרסמו תוצאות רק לאחר שהם בטוחים כי הכל נלקח בחשבון.

  •   Coincidence פיסיקאי שלא מהתחום
    • 03:07
    • 09.01.12

    אילו הייתי מתכנן נסיון כזה הייתי מנסה לעשות coincidence.
    הייתי מנסה להטות את הפוטון החוצה ממעבה האדמה בעזרת מערכת מראות. מרחק ההטייה יהיה קטן בהרבה מ 700 ק"מ וניתן למדידה יותר מדוייקת. אבל מדידת האור ממרחק 700 ק"מ נראת לי גם קשה למדי.
    איני יודע איך נעשה הנסיון למעשה וגם מסתקרן. אולי אשאל קולגה בהזדמנות.
    מטרתי היתה בעיקרה לציין את שאמרתי בהערה 20.

22 הסטטיסטיקה תהרוס את הפיסיקה..  (לת) ביביבי
  • 16:09
  • 08.01.12

23 עיקרון אי הוודאות אינו מאפשר קביעה בו זמנית מדוייקת של התנע של חלקיק ושל מיקומו במרחב נחום אולציק
  • 16:08
  • 10.01.12

או כפי שהיטיבו חז"ל להגיד : דלתא איקס כפול דלתא Pאיקס קטן או שווה לקבוע פלנק מחולק ב4 פאי. כאשר דלתא איקס מציין את קואורדינטת המרחב בציר X ודלתא פי איקס מציין את קואורדינטת התנע בציר איקס. לכן לא ברור לי כיצד המדענים החביבים שלנו מצליחים לקבוע את מיקומו של החלקיק ואת מהירותו באופן בו זמני בדיוק כל כך אבסולוטי כמו שמדווח בעיתונים. משהו אפס לא מתחבר לי בכל הסיפור הזה. ומעבר לכך על פי תורת הקוונטים חלקיק כלשהו מוגדר כסכום (אינטגרל) של ההסתברויות למצוא אותו במרחב ממינוס אינסוף ועד לפלוס אינסוף. מכן נובע שבכל עת נתונה יש הסתברות סופית מסוימת למצוא את החלקיק בכל מקום שהוא במרחב ולכן שאלה גדולה היא מה המשמעות של תנועת החלקיק במרחב בכלל.

24 המהירות היחידה שנשברה היא מהירות הדיווח על תוצאות שגויות  (לת) איציק
  • 09:23
  • 11.01.12

25 טוב מאד שאוכפים את חוקי המהירות  (לת) רס"ב שימי, מרחב ירקון
  • 14:20
  • 11.01.12

פעילות
המלצות
הפופולריות במדע וסביבה
פרסומת