Тахионы и нейтрино

23 сентября 2011 г. в архиве электронных препринтов появилась статья коллаборации OPERA, посвященная прямому измерению скорости движения нейтрино. (Слухи об этих результатах, вроде бы, появились ещё раньше.) Результаты звучат сенсационно: скорость нейтрино оказалась слегка (примерно на 0,0025%) – но статистически достоверно(!) – больше скорости света. Подробнее об этом эксперименте можно прочитать в статье Игоря Иванова.

Несмотря на то, что ы коллаборации утверждают о достоверности своих результатов и то, что они учли все необходимые систематические эффекты, у остальных ученых полученный результат вызывает сильные сомнения. Для астрономов основным аргументом против служат наблюдения сверхновой SN1987a в Магеллановых Облаках. Приблизительно за три часа до того, как видимый свет вспышки сверхновой достиг Земли, три нейтринные обсерватории зарегистрировали значимое превышение обычного фонового потока, которое интерпретируется как регистрация нейтрино, рожденного при коллапсе ядра сверхновой. Вероятнее всего, нейтрино и фотоны испускались в разные моменты времени, но даже в предположении о сверхсветовых нейтрино величина (vс)/с &nfdash; относительная разность скоростей нейтрино и света в вакууме (согласно этим измерениям) не должна превышать 2x109. Это гораздо более жесткое ограничение, чем то, что дает эксперимент Опера. Если бы нейтрино от SN1987a двигались со скоростью, зафиксированной в эксперименте Опера, то они бы достигли Земли за 4 года до вспышки сверхновой. Подробнее об этом можно прочитать здесь.


Но если вы думаете, что слово тахион появилось только на прошлой неделе, то вы очень ошибаетесь. Доказательством этого могут послужить слова из "Эйнштейновского сборника 1973", почти целиком посвященного тахионам.

"Уже более пяти лет страницы научных журналов заполняет поток статей, в которых рассматриваются движения со скоростью, большей скорости света в пустоте. Публикации, появившиеся в научно-популярных изданиях и даже в газетах, привлекли к этой проблеме внимание и множества людей, далеких от физики.

Повышенный интерес к проблеме сверхсветовых движений связан с глубоко укоренившимся убеждением, что специальная теория относительности безоговорочно отрицает саму возможность таких движений. Соответствующий запрет, часто подкрепляемый ссылкой на авторитет Эйнштейна, считается столь же абсолютным, как, например, невозможность нарушить закон сохранения энергии.

В действительности это убеждение ошибочно, поскольку СТО сама по себе не запрещает сверхсветовых движений. Это хорошо понимал и сам ее создатель (Альберт Эйнштейн) ..."

Несмотря на то, что этот сборник был написан почти 40 лет назад, многие его статьи интереснее и понятнее тех, которые сегодня можно найти в интернете. Думаю нашим читателям они будут достаточно интересны.

  • Д.А.Киржниц, В.Н.Сазонов Сверхсветовые движения и специальная теория относительности.
    Вводная статья к подборке переводных оригинальных работ. Отмечается, что единственное возражение против сверхсветовых движений, переносящих информацию, лежит вне СТО и относится к принципу причинности. Подчеркивается, что групповая скорость у многих реально существующих физических систем больше скорости света. Однако движение волнового пакета с такой скоростью нельзя использовать переноса информации, и поэтому оно не нарушает причинности. Подробно обсуждаются тахионы – гипотетические частицы, имеющие групповую скорость больше скорости света.
  • О.Биланюк, Е.Сударшан Частицы за световым барьером
    Популярная статья, описывающая основные свойства тахионов.
  • Дж.Фейнберг О возможности существования частиц, движущихся быстрее света.
    Обсуждается возможность описания в рамках СТО частиц, имеющих пространственно-подобный 4-импульс. Предложена квантовая лоренц-инвариантная теория поля невзаимодействующих бесспиновых частиц с квантованием по статистике Ферми.
  • П.Л.Чонка Причинность и сверхсветовые частицы.
    Подробно рассматриваются вопросы причинности. Утверждается, что ограничения, вытекающие из принципа причинности, не исключают сверхсветовых движений с переносом информации.
  • С.А.Бладман, М.А.Рудерман Нарушение причинности и нестабильность в сверхплотном веществе.
    Скорость низкочастотных звуковых волн в сверхплотном веществе может превзойти скорость света, только если это вещество нестабильно относительно рождения пар. В реальном веществе, если оно стабильно, не ожидается появление непричинного звука.
  • В.А.Угаров Фотографирование тел, движущихся с релятивистскими скоростями.
    Впервые удалось качественно проверить на эксперименте выводы мысленных опытов, касающихся видимой формы тел, движущихся с релятивистскими скоростями.

Последняя заметка посвящена наблюдению движения релятивистских, но досветовых тел. Сверхсветовые тела (состоящие из тахионов) выглядят по-другому.

Прочитать об этом можно в примечании к статье Тахион в Википедии.

Это интересно: