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2011年9月25日 (日)

光速よりも速いニュートリノ?

日本人にとっては、ニュートリノは親しみがある。
小柴昌俊博士が「カミオカンデ」でニュートリノを発見した功績でノーベル物理学賞を受賞したからである。

素粒子物理の標準モデルでは,宇宙にある物質は12種類の素粒子の組み合わせでできているとされる。そのうちの6種類がクオーク,3種類がニュートリノ,残りは電子などだ。ニュートリノは他の粒子とほとんど相互作用しないため,今も正体がはっきりしないが,1cm3当たりに約300個が存在するとされ,宇宙に満ちあふれている。その正体がわかれば,宇宙全体の質量や宇宙の誕生の様子なども明らかになる可能性がある。
柴氏が率いた東京大学宇宙線研究所のチームは,1983年に神岡鉱山(岐阜県神岡町)の地下1000mに観測装置カミオカンデを建設。1987年2月23日,大マゼラン雲の超新星爆発に伴って発生し,地球に飛来したニュートリノを世界で初めて観測した。最初にニュートリノを検出した時間は16時35分で,光学望遠鏡で見え始めた時間よりも3時間も早い。
そのエネルギーから爆発の規模を計算したところ,太陽のエネルギーを45億年分ためて500倍にしたものをわずか10秒間にすべて放出した結果になった。超新星爆発の様子がわかり,理論と突き合わせることができた。

http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0212/koshiba.html

ニュートリノの速度が光速より速いことを実験で見出したと、国際共同実験OPERA(オペラ)の研究グループが、22日発表した。

実験では、スイスの欧州合同原子核研究機構(European Centre for Nuclear ResearchCERN)から730キロ先にあるイタリアのグランサッソ国立研究所(Gran Sasso Laboratory)へ、数十億のニュートリノ粒子を発射。光の到達時間は2.3ミリ秒だったが、ニュートリノの到達はそれよりも60ナノ秒ほど早かった(誤差は10ナノ秒以下)。ニュートリノの速度は毎秒30万6キロで、光速より毎秒6キロ速いことになる。
OPERAのスポークスマンを務める物理学者のアントニオ・エレディタート(
Antonio Ereditato)氏は、「ニュートリノの速さを知るための実験だったが、このような結果が得られるとは」と、本人も驚きを隠せない様子。発表に至るまでには、約6か月をかけて再検証や再テストなどを行ったという。
研究者らはなお今回の結果には慎重で、世界中の物理学者らに精査してもらおうと、同日ウェブサイト上に全データを公開することにした。結果が確認されれば、物理学における理解が根本から覆されることになるという。

http://www.afpbb.com/article/environment-science-it/science-technology/2830135/7817623?utm_source=afpbb&utm_medium=topics&utm_campaign=txt_topics

アインシュタインの(特殊)相対性理論は、現代物理学の基礎といわれる。
⇒2011年9月20日 (火):原発と原爆/「同じ」と「違う」(32)
(特殊)相対性理論では、宇宙で最も速いのは光だとしている。
今回の結果は、この理論と矛盾するものであり、もし観測結果が事実なら物理学を根底から揺るがす可能性がある。

ニュートリノ(ミュー型)を加速器という装置で打ち出し、約730キロ・メートル離れたイタリアのグランサッソー地下研究所へ地中を通して飛ばした。
Photo_3
光はこの距離を0・0024秒で飛ぶが、今回の観測によって、ニュートリノは光より1億分の6秒早く到達していることが分かった。これは、光の速度より0・0025%だけ速く飛んだことを示している。
ニュートリノの飛行速度を巡っては、2007年に米国の研究チームが論文を発表している。しかし、この時は誤差と区別がつかなかったため、「光速と差がない」と結論づけられた。今回は原子時計を備えた全地球測位システム(GPS)と光学測量を組み合わせ、3年間かけて約1万5000個分の飛行速度を精緻に測定した。その結果、誤差を考慮しても、光速を超えていることが判明した。

http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20110923-OYT1T00374.htm

1億分の6秒の差はとてつもなく大きな意味を持つようだ。
はたして、物理学は書きかえられることになるのか?
私は(特殊)相対性理論の有効性は崩れていないだろうと思う(根拠はない)。
ニュートリノの性質がもっと明晰になれば、(特殊)相対性理論と矛盾しない解釈が出てくるのではないか。

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