OPERA (eksperyment)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Detektor OPERA

OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus – Oscylacyjny Projekt z użyciem Emulsyjnego Rejestrującego Aparatu) – eksperyment fizyczny przeprowadzony w podziemnym laboratorium w Gran Sasso we Włoszech, z wykorzystaniem wiązki neutrin produkowanej w CERN przez tamtejszy Supersynchrotron Protonowy. Przeznaczony do badania zjawiska oscylacji neutrin, przede wszystkim do zaobserwowania zjawiska pojawiania się neutrin taonowych w wiązce złożonej początkowo z neutrin mionowych.

Prędkość nadświetlna — określenie dotyczące przemieszczania się obiektu fizycznego z prędkością większą niż prędkość światła.Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN (fr. Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) – ośrodek naukowo-badawczy położony na północno-zachodnich przedmieściach Genewy na granicy Szwajcarii i Francji, pomiędzy Jeziorem Genewskim, a górskim pasmem Jury. Obecnie do organizacji należy dwadzieścia państw. CERN zatrudnia 2600 stałych pracowników oraz około 8000 naukowców i inżynierów reprezentujących ponad 500 instytucji naukowych z całego świata. Najważniejszym narzędziem ich pracy jest największy na świecie akcelerator cząstek – Wielki Zderzacz Hadronów.

23 września 2011 roku ogłoszono przekroczenie prędkości światła przez wiązkę neutrin mionowych, co jest niezgodne z teorią względności Einsteina. 22 lutego 2012 zasugerowano, powołując się na źródła zbliżone do przedstawicieli eksperymentu, że wynik ten był jedynie wynikiem błędów przy pomiarach. Dotychczasowe badania zdają się potwierdzać wystąpienie błędu. Eksperymenty, przeprowadzone w ramach projektu ICARUS są argumentem za tym, że neutrina nie poruszają się szybciej od światła. Oczekuje się dalszych badań, by w pełni obalić wyniki eksperymentu OPERA.

Fizyka doświadczalna – sposób uprawiania fizyki polegający na wykonywaniu pomiarów. Pomiar – ilościowe porównanie wartości wielkości mierzonej z wzorcem – powinien być powtarzalny w czasie w granicach niepewności pomiarowej.MINOS (ang. Main Injector Neutrino Oscillation Search) – eksperyment naukowy z dziedziny fizyki cząstek elementarnych prowadzony w USA jednocześnie w Fermilabie i w kopalni w Minnesocie.

Szczegóły eksperymentu[ | edytuj kod]

W czasie pomiaru prędkości wiązki neutrin wysyłanych do odległego od Genewy o 730 km włoskiego Narodowego Laboratorium Gran Sasso, zaobserwowano że cząstki te przekroczyły prędkość światła w próżni, uważaną dotąd za najwyższą prędkość we Wszechświecie. Cząstki poprzez skorupę ziemską docierały z prędkością nadświetlną do włoskiego laboratorium o około 60 nanosekund wcześniej niż gdyby się poruszały z prędkością światła w próżni. Zarejestrowano czas przebycia drogi z CERN do INFN przeszło 15 000 neutrin, stwierdzając że poruszały się one z prędkością średnio 1,000020 prędkości światła w próżni. Uczestnik projektu OPERA, Antonio Ereditato powiedział, że zespół naukowców "nie znalazł żadnego technicznego efektu, który mógłby uzasadnić wynik pomiaru".

Oscylacje neutrin – zjawisko zaproponowane, aby wyjaśnić zbyt małą liczbę neutrin pochodzących ze Słońca obserwowanych na Ziemi (tzw. problem neutrin słonecznych).Narodowe Laboratorium Gran Sasso (wł. Laboratori Nazionali del Gran Sasso w skrócie LNGS) – podziemne laboratorium fizyki cząstek elementarnych, jedno z największych tego typu laboratoriów na świecie, zlokalizowane we Włoszech, w tunelu pod masywem Gran Sasso d’Italia. Powstało w roku 1987, prowadzone są w nim eksperymenty wymagające jak najlepszego odizolowania od tła promieniowania kosmicznego i naturalnej promieniotwórczości. Laboratorium jest częścią włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej (INFN). Dostępne jest jednak również dla fizyków z innych krajów, wiele eksperymentów prowadzone jest w nim we współpracy międzynarodowej.

James Gillies, rzecznik CERN, ogłosił 22 września 2011 r., że naukowcy "zapraszają szeroką społeczność fizyków do zapoznania się z badaniami i przyjrzenia im się krytycznie, a idealnie – o powtórzenie eksperymentu przez kogoś gdziekolwiek indziej na świecie".

Poprzednie doświadczenia nie wykazały statystycznie istotnych prędkości nadświetlnych, choć np. w eksperymencie MINOS przeprowadzonym w Fermilab w 2007 r. ogłoszono nieznaczne przekroczenie prędkości światła w próżni przez neutrina. Naukowcy z tego ośrodka deklarowali zamiar sprawdzenia wyniku CERN-u w najbliższych miesiącach, niemniej powtórzenie eksperymentu nastąpić mogło nie wcześniej niż w 2012 roku.

Miony to nietrwałe cząstki elementarne należące do kategorii leptonów. Występują w dwóch stanach ładunkowych (będących wzajemnie antycząstkami) μ i μ. Masa mionu wynosi 105,66 MeV/c², gdzie c - prędkość światła w próżni, okres połowicznego zaniku jest równy 1,5 mikrosekundy (średni czas życia τ=2,2×10 s). Rozpadają się najczęściej na elektron, antyneutrino elektronowe oraz neutrino mionowe (µ odpowiednio na pozyton, neutrino elektronowe i antyneutrino mionowe). Należą do drugiej generacji cząstek elementarnych i wykazują pokrewieństwo z elektronem, tzn. posiadają takie same własności co elektron, z wyjątkiem około 207 razy większej masy.Supersynchrotron protonowy – akcelerator cykliczny, rodzaj synchrotronu, przystosowany do przyśpieszania protonów i antyprotonów.

22 lutego 2012 r. ogłoszono, że neutrina nie przekroczyły prędkości światła w próżni, a błąd pomiaru był spowodowany luźnym osadzeniem kabla światłowodowego w gnieździe łączącym odbiornik GPS z komputerem. Eksperymenty zostały powtórzone jeszcze w tym samym roku, aby potwierdzić lub zaprzeczyć prędkości neutrin większych niż prędkość światła w próżni

Genewa (niem. Genf, fr. Genève, wł. Ginevra, romansz Genevra) – miasto w Szwajcarii, drugie pod względem liczby mieszkańców.Skorupa ziemska – część litosfery ograniczona od góry atmosferą i hydrosferą, a od dołu granicząca z górną warstwą płaszcza ziemskiego (nieciągłość Mohorovičicia nazywana też nieciągłością Moho). Składa się w głównej mierze z minerałów, tworzących skały. Grubość skorupy ziemskiej wynosi od ok. 10 km do 70 km. Skorupa Ziemi zajmuje tylko 1,4% objętości globu oraz 0,3% jego masy, jest to jednak najbardziej zróżnicowana chemicznie i fizycznie geosfera. Jej przypowierzchniowa warstwa na lądach jest dostępna do bezpośrednich badań.

Przypisy[ | edytuj kod]

  1. Przełomowe odkrycie w CERN otwiera możliwość podróży w czasie?, www.wiadomosci24.pl [dostęp 2017-11-25] (pol.).
  2. CERN Press Release
  3. Roll over Einstein: Law of physics challenged (Update 3), www.physorg.com [dostęp 2017-11-25] (ang.).
  4. Fermilab Today, www.fnal.gov [dostęp 2017-11-25].
  5. 'Faster than light' measurement blamed on loose cable. [dostęp 2012-02-23].

Linki zewnętrzne[ | edytuj kod]

  • Strona WWW projektu OPERA
  • Wiązka neutrin w CERN
  • CERN: Pierwsza obserwacja neutrina tau
  • Obserwacja neutrina tau
  • Publikacje projektu OPERA
  • Obszerny artykuł na temat wyników eksperymentu
  • Krytyczna opinia na temat eksperymentu
  • Neutrina akceleratorowe to neutrina lub antyneutrina sztucznie wytwarzane przy użyciu akceleratorów cząstek, dla których wiązka protonów jest przyspieszana w akceleratorze i zderzana z tarczą, produkując mezony (głównie piony) rozpadające się następnie na neutrina . W zależności od energii przyspieszonych protonów i od tego, czy mezony rozpadają się w locie, czy w spoczynku, można wygenerować neutrina o różnym zapachu, energii i rozkładzie kątowym. Dzięki wysokiej intensywności wiązek neutrin akceleratorowych, oraz lepszej znajomości i możliwości kontrolowania typu i własności kinematycznych takich neutrin niż w przypadku neutrin z innych źródeł, są one często wykorzystywane do badania oddziaływań i oscylacji neutrin . Fermilab (ang. Fermi National Accelerator Laboratory) – Państwowe Laboratorium Przyśpieszania Cząstek Elementarnych im. Enrico Fermiego – położony w Batavii, 20 km na zachód od Chicago, ośrodek badań nad fizyką cząstek elementarnych i fizyką wysokich energii. Mieści się w nim jeden z najpotężniejszych akceleratorów cząstek - Tevatron, przy pomocy którego m.in. w 1995 roku odkryto szósty kwark, kwark t.




    Warto wiedzieć że... beta

    Neutrino (ν) – cząstka elementarna należąca do leptonów. Jest fermionem – jego spin jest równy 1/2. Ma zerowy ładunek elektryczny. Neutrina występują jako cząstki podstawowe w modelu standardowym. Doświadczenia przeprowadzone w ostatnich latach wskazują, że neutrina mają niewielką, bliską zeru masę spoczynkową. Powstają między innymi w wyniku rozpadu β, np. neutrino elektronowe (νe) powstaje podczas rozpadu 116C:

    Reklama