Tamkarum

 Néhány hete jelent meg egy híradás a világsajtóban, hogy a CERN kutatóinak egy csoportja olyan következtetésre jutott, hogy a neutrínók sebessége, ha csak egy parányival, de meghaladhatja a fénysebességet.  A hír izgalomba hozta a tudományos világot, mert ha ez igaz, akkor a relativitáselmélet kiinduló pontja dől meg. Nem csoda, hogy a tudósok többsége kételkedni kezdett az eredmények hitelességében. Ezért a  tudóscsoport ellenőrizte a számításokat, de ismét hasonló  következtetésre jutott. Ettől még nem nyugodtak meg a kedélyek, mert egy ekkora horderejű felfedezés sokszoros ellenőrzést és ismétlést igényel, mielőtt a tudóstársadalom elfogadná.

                A kételkedés nem alaptalan, de mielőtt ennek okára rávilágítanánk, tisztázni kell, hogy mi is a fénysebességnek nevezett határsebesség. Itt szigorúan a vákuumban terjedő fény sebességére kell gondolni, mert jól ismert, hogy a vízben, sőt a levegőben is a fény lassabban halad, és a lassulás mértékét jellemzi az optikai törésmutató. Éppen ezért lehetőség van arra, hogy például levegőben annyira felgyorsítsunk elektromos töltéssel bíró részecskéket, például az elektronokat, hogy átlépjék az adott közegben érvényes fénysebességet. Amikor ez megtörténik éles fényvillanást láthatunk, amit felfedezőjéről  cserenkov sugárzásnak nevezünk. Ez a fényjelenség egyébként a jól ismert hangrobbanás analógiája, ami akkor reszketi meg dobhártyánkat, amikor egy vadászgép sebessége épp átlépi a hang sebességét.

                A másik fontos dolog, amit tudnunk kell, hogy a CERN kutatói a kísérletet neutrínókkal hajtották végre. A neutrínó a világegyetem legkülönösebb, legrejtélyesebb részecskéje. Minden pillanatban a neutrínók trilliói és trilliói hatolnánk át rajtunk, anélkül, hogy észrevehetnénk. De nem csak rajtunk száguldanak át, hanem az egész Földgolyón és csak elenyésző számuk vesz részt valamilyen kölcsönhatásban. Ennek oka, hogy nincs elektromos töltésük és így csak az úgynevezett gyenge kölcsönhatás útján adnak hírt magukról, amikor az atommagokban a neutronok és protonok közötti átalakulást hoznak létre. Ezért rendkívül nehéz a megfigyelésük, mert biztosítani kell olyan körülményeket, hogy a hasonló hatást okozó gamma-sugárzástól megkülönböztethető legyen a neutrínók által előidézett átalakulás. A konkrét kísérletben a neutrínók egyik fajtájának hatásáról volt szó, de ennek taglalása már túl messzire vezetne, ezért evvel most nem foglalkozunk.  A detektorokat mélyen a föld alá kell helyezni, ahol a kozmikus sugárzás egyéb komponensei már nem juthatnak el. Különös pontosságot kíván a távolság és az idő pontos mérése is. A CERN laboratóriumától több száz kilométer távolságban lévő detektor helyét centiméter pontossággal kell ismerni, hasonlóan kritikus a rendkívül rövid időtartam mérése is. A tudósok rendkívül aprólékos és gondos előkészítéssel a lehető legkisebbre szorították le a mérési hibákat és ez alapján jelentették, ki hogy a neutrínók előbb érkeztek meg a másodperc apró töredékével, mint amire  a fénynek van szüksége, hogy a vákuumban tegyen  meg ugyanakkora utat.

                A kétkedés az eredmények hitelességében tehát nem alaptalan, de mégis vessük fel a gondolatot: vajon ha a neutrínók gyorsabban haladhatnak a fénysebességnél, akkor el kell vetnünk a relativitáselméletet? Nem erről szó sincs, csak egy kisebb (de nem jelentéktelen!)  kiegészítést  kell tenni. Amikor bármit mérünk a fizikában valamilyen kölcsönhatást figyelünk meg fizikai objektumok között. A természetben négy alapvető kölcsönhatást ismerünk: az elektromágneses, a gravitációs, az atommagokat összetartó erős kölcsönhatást, és a mag részecskéi közötti átalakulásokat szabályozó gyenge kölcsönhatást. A speciális relativitáselméletet megalapozó megfigyelések mind az elektromágneses kölcsönhatáson alapultak. Később kiderült, hogy a gravitációs kölcsönhatás terjedése is egy határhoz van kötve, ami nagy valószínűséggel a fénysebesség, de itt olyan kis eltérés kimutatására, amit a neutrínók sebességmérése megkívánt kísérletileg nem lehetséges (legalább is a mai feltételek között).  Az erős kölcsönhatás rövid hatótávolsága miatt fel sem merül, hogy mérjük a határsebességet. A gyengekölcsönhatás esetén a relativitás elv univerzalitása miatt követeljük meg, hogy ez is a fénysebességgel fejtse ki hatását. De mi történik, ha a neutrínók mégis gyorsabban haladnak, mint a fény? Ezt úgy értelmezhetnénk, hogy a rendkívül erős elektromágneses kölcsönhatás kissé megváltoztatja a tér szerkezetét és ez létrehozná a vákuum törésmutatóját, ami egy nagyon parányi mértékben lassítaná a fényt. Ez a gondolat egyáltalán nem idegen a modern fizika felfogásától, mert az elemi részecskék viselkedését leíró térelméletek bizonyos anomális effektusokat épp a vákuum polarizációjával értelmeznek.

Rockenbauer Antal