Viime syyskuussa OPERA-koe ilmoitti havainneensa neutriinojen matkanneen CERNistä 730 kilometrin päähän Gran Sasson laboratorioon nopeammin kuin mitä valo olisi kulkenut. Lehdistötiedotteessa korostettiin, että on tärkeää tarkistaa tulos riippumattomilla mittauksilla ennen johtopäätösten vetämistä. Tuloksista ja niiden mahdollisista tulkinnoista kuitenkin uutisoitiin ympäri maailmaa.

Viime viikolla julkistettiin ensimmäisen OPERAa vastaavan riippumattoman mittauksen tulokset. Kohun jälkeen ICARUS-koe mittasi marraskuun ensimmäisellä viikolla CERNistä lähetettyjä neutriinoja ja sai kiinni seitsemän kappaletta. (Sivumennen sanoen, kenen mielestä oli hyvä idea nimetä koe Ikaroksen mukaan?) ICARUS sijaitsee samassa laboratoriossa kuin OPERA ja neutriinojen matkassa CERNistä ICARUS-detektoriin on eroa vain 56 metriä OPERAan nähden, joten koe on jokseenkin niin lähellä alkuperäistä kuin mahdollista.

Tuloksen mukaan neutriinojen nopeus on mittaustarkkuuden rajoissa sama kuin valon nopeus. ICARUS-mittaukset sulkevat pois OPERAn tuloksen todennäköisyydellä miljardi yhtä vastaan. Virherajat ovat molemmilla kokeilla suunnilleen samat, joten yhtä hyvin voisi sanoa, että OPERAn tulokset osoittavat, että ICARUS on väärässä todennäköisyydellä miljardi yhtä vastaan.

Kuukausi sitten OPERA-koe kuitenkin ilmoitti löytäneensä koejärjestelystään kaksi ajan määritykseen liittyvää systemaattista virhettä. Virallisen ilmoituksen mukaan yksi virheistä lisäisi neutriinojen mitattua nopeutta ja toinen pienentäisi sitä, ja OPERA odottaa tarkemman uutisoinnin kanssa kunnes se saa tehtyä uusia kokeita vuoden 2012 aikana. Huhut kertovat, että toinen virheistä olisi juuri sopivan kokoinen selittääkseen poikkeaman valon nopeudesta.

Koska OPERAn tulos on lisäksi ristiriidassa sekä aiempien erilaisten mittausten että teoreettisen odotusten kanssa, harva tiedeyhteisössä enää uskonee, että OPERA olisi oikeassa. OPERA jatkaa mittauksia toukokuussa ja muutkin kokeet selvittävät asiaa, mutta jännitystä ei ole ilmassa.

Kommentit (22)

Fotonista

Minkä takia edes noin epävarmaa tietoa ylipäätään julkaistaan (tässä tapauksessa julkaistiin) hirveellä kiireellä? Eikö olisi parempi ensin tutkia rauhassa ja jättää hosuminen sikseen. Mielestäni tälläiset tapaukset vain saavat tavalliset ihmiset epäilemään tiedettä epäluotettavaksi. En toki itse uskonutkaan tuloksiin missään vaiheessa ja toisaalta ero ei ollut kovin merkittävä. Onko muuten valonnopeuden arvossa pelivaraa ylöspäin tai voisiko fotonilla olla jokin mittausrajan alla oleva pieni massa? (jos siis pitäisi esittää joitain selityksiä (väärälle) havainnolle)

Matkaavatko teorioiden mukaan kaikki massattomat hiukkaset valonnopeudella (tyhjiössä)? Voiko teoriassa ajatella fotonin massattomuuden syyksi valonnopeudelle (ainakin se taitaa olla välttämätön ehto suppean suhteellisuusteorian mukaan) tai toisin päin?

Syksy Räsänen

Fotonista:

Asian tuomisesta julkisuuteen oli OPERA-ryhmän sisällä erimielisyyttä, jotkut jäsenet olivat sitä mieltä, että analyysi oli keskeneräinen, kuten mainitsin syyskuussa, http://www.tiede.fi/blog/2011/09/27/tiedonvalityksen-nopeudesta . En osaa sanoa, miksi asia kuitenkin tuotiin julki.

Mittaustarkkuus on toki aina äärellinen, eli kokeellisesti ei voida sanoa, että fotoni olisi täysin massaton. Raja on kuitenkin hyvin tiukka, eikä sen avulla olisi voinut selittää OPERAn mittausta.

Asia on juuri kuten arvelet, valonnopeudella matkaaminen seuraa massattomuudesta.

milou

Olenko väärässä, että neutriinoille olisi mitattu joku massa vai onko se vain teoriaa. Muistaakseni olen kuullut, että ainakaan neutriinojen massa ei selitä pimeää massaa universumissa.

Eikö jo se, että "Tuloksen mukaan neutriinojen nopeus on mittaustarkkuuden rajoissa sama kuin valon nopeus", olisi hämmentävä asia. Vai onko pointti tuossa "mittaustarkkuuden rajoissa" -ilmaisussa?

Mr. Rakkaus

Minä tekisin kokeita niin että lähettäisin neutriinoja mahdollisimman moneen eri suuntaan vuorokauden kaikkina aikoina ja tietysti vuoden kaikkina aikoina.

Selvittäisin onko sillä mitään merkitystä missä Maapallo on kokeen aikana ja miten päin Maapallo on suhteessa koelaitteisiin, Aurinkoon ja galaksin keskustaan.

Ehkäpä nykyfysiikan mukaan sillä ei pitäisi olla mitään merkistystä minne päin ja mihin vuorokauden tai vuoden aikaan neutriinoja lähetellään, mutta ehkäpä nykyfysiikka selittääkin asiat väärällä tavalla.

Tätähän emme voi tietää ja siksi kokeita olisi hyvä tehdän eri vuorokauden ja eri vuoden aikoina, niin että lähettää neutriinoja eri suuntiin jne.

Milloin neutriinoja lähetään Maapallon toisella puolella olevaan mittalaitteeseen?

Ennustan että siinä vaiheessa tullaan havaitsemaan mielenkiintoisia asioita, kunhan lähetetään neutriinoja öisin ja päivisin. talvella ja kesällä.

.

Mr. Rakkaus

Syksy kirjoittaa

"Paradoksaalisesti tämä nerousharha on omiaan houkuttelemaan käymään itse käsiksi fysiikan peruskysymyksiin. Jos fysiikan tutkimiseen ei tarvita muuta kuin älykkyyttä, niin miksipä ei itse kukin voisi pohtia asioita ja vaikkapa ratkaista pimeän energian ongelman tuosta noin? Fysiikan saavutukset vaikuttavat samaan aikaan korostetun hohdokkailta ja harhaisen helposti saavutettavilta. Todellisuudessa tuntematta tarvittavia matemaattisia menetelmiä ja fysiikan aiempia saavutuksia ei voi saavuttaa mitään edistystä fysiikassa. Ilman erikoistuntemusta ei pysty edes muotoilemaan oikeita kysymyksiä, sen enempää kuin voi ryhtyä keskusteluun kielellä, jota ei tunne.

Asian voi ilmaista myös niin, että fysiikan tutkimukseen osallistuminen on todellisuudessa helpompaa kuin yllä mainittu harha antaa ymmärtää. Perustaltaan tilanne ei ole juuri erilainen kuin auton kunnossapidossa tai rakentamisessa. Jos ei tiedä autojen tekniikasta mitään, on mahdotonta tarjota neuvoja ammattilaiselle, tai keksiä yksin säkenöivällä älykkyydellään, miten moottorin toimintaa parannetaan. Mutta vaadittavien tietojen hankkiminen ei edellytä poikkeuksellisia kykyjä. Kenestä tahansa, joka käyttää tarvittavat 5-10 vuotta tarpeellisten menetelmien omaksumiseen, voi tulla hiukkasfyysikko tai kosmologi."

http://www.tiede.fi/blog/2008/01/29/nerous-ja-auton-kunnossapito/

.

Syksy, sinulla näyttäisi olevan pieni harha näkemyksissäsi.

"Perustaltaan tilanne ei ole juuri erilainen kuin auton kunnossapidossa tai rakentamisessa. Jos ei tiedä autojen tekniikasta mitään, on mahdotonta tarjota neuvoja ammattilaiselle, tai keksiä yksin säkenöivällä älykkyydellään, miten moottorin toimintaa parannetaan."

On se erilainen siltä osin että ihminen on kehittänyt auton alusta alkaen. Tiedämme auton historian ja sen miten ihminen on kehittänyt autoa alusta asti.

Ihminen ei ole keksinyt ja rakentanut maailmankaikkeutta.

Ihminen on tempaissut hatustaan nykyisen maailmankuvan. Tokihan ihminen on havannoinut maailmankaikkeutta ja pyrkinyt päättelemään millainen maailmankaikkeus on, mutta maailmankaikkeus voi olla aivan erilainen kuin nykyinen ihmisen kehittämä maailmankuva antaa ymmärtää.

Kyllä luolaihminen olisi voinut keksiä Aurinkokeskisen mallin ilman että olisi omannut maakeskisten maailmankuvan.

Ja väitän että maailmankaikkeus toimii niin äärimmäisen yksinkertaisella tavalla, että joku todellinen nero olisi voinut oivaltaa jo luolakauden aikaan miten maailmankaikkeus oikeasti toimii.

Matematiikka on hyvä renki, mutta huono isäntä.

Ei matematiikan avulla voi todistaa ihmisen keksimiä jumalia.

.

Jesse

Mr. Rakkaus:

Fysiikassa ei todisteta matematiikan avulla minkää asian olemassa oloa. Tätä varten on erilliset koejärjestelyt, jolloin pyritään havaitsemaan suoraan tai epäsuoraan se, mistä teorian matematiikka puhuu. Matematiikan avulla kylläkin voidaan tehdä erilaisia ennustuksia ja löytää uusia ominaisuuksia, jotka ovat alkeishiukkasten perusominaisuuksien tai teorian muiden perusrakenteiden seurauksia. Nämä hyvin johdetut seuraukset ovat loogisista syistä tosia, jos teorian perusrakenteet ovat olemassa sellaisena kuin teoria kuvailee.

Syksy Räsänen

Muistutan, että omien teorioiden esitteleminen ei kuulu kommenttiosioon. Sellaiseen painottuvat viestit poistetaan.

Pekka

Mitä olisi tapahtunut, jos kaikki tarkistusmittaukset olisivatkin osoittaneet, että neutriinot ylittävät valonnopeuden... Noin niinkuin mielenkiinnosta? Mitkä viimeisen päälle varmistetut ja kokeellisesti oikeiksi osoitetut teoriat olisivat joutuneet polttoroviolle, vaiko kaikki?

Leone

Mikäli c ylitetään, niin tuolloin ei pelkkä laajennos välttämättä riitä, vaan pitää palata 1900 -luvun alkuun ja miettiä menikö kaikki silloin ns. putkeen. Itse asiassa tämä historiallinen tutkimusmatka pitäisi tehdä muutenkin, sillä korkeakoululaitos esitti ainakin vielä 1990 -luvulla mm. että Michelson-Morleyn koe todistaa invarianssin (mikä väite on silkkaa puppua). Lisäksi esitetään että De Sitterin havainnot kaksoistähdistä eivät selity kuin invarianssilla, mikä sekin on puppua. Valon luonteen selvittäminen oli yksinkertaisesti liian vaikea asia tuon ajan tiedeyhteisölle ja nykyinen tiedeyhteisö taas adoptoi tuon ajan näkemykset liian sinisilmäisesti.

Syksy Räsänen

Leone:

Mitä suppeaan suhteellisuusteoriaan tulee, niin sen ennusteet on varmennettu lukemattomia kertoja valtavalla tarkkuudella, riippumatta siitä mitä sata vuotta sitten oltiin mieltä. Erityisesti kvanttikenttäteoria pohjaa suppeaan suhteellisuusteoriaan, ja sen ennusteet ovat pitäneet kutinsa miljardisosan tarkkuudella. Ks. http://www.tiede.fi/blog/2010/12/22/kysymysten-juurella/

Leone

En tunne kvanttikenttäteoriaa ja sen suhdetta suhteellisuusteorian varmentamiseen, täytyy yrittää perehtyä joskus.

Mutta siis "varmentamiseksi" on siis mainittu Michelson-Morleyn koe, joka siis ei pidä paikkansa.

Edelleen on mainittu De Sitterin havainnot, mutta sekään ei pidä paikkansa.

Lisäksi on mainittu Hafele-Keatingin koe ja GPS. Edellisessä kellojen käynti riippui siitä mihin suuntaan maapallon ympäri toinen kello lensi (siis suhteessa ekvaattoriin) kun taas GPS -järjestelmässä kaikkien satelliittien kelloihin tehdään sama kinemaattisen aikadilaation kompensaatio, vaikka niiden radat suhteessa ekvaattoriin vaihtelevat. Kummallista.

Lisäksi on mainittu maanpinnalla havaittavat muonit, jotka muodostuvat kosmisista säteistä. Tässä kohtaa muonien syntyprosessi on paljon monimutkaisempi kuin oppikirjaesimerkki antaa ymmärtää, ja hyvin vaikea on tätä ilmiötä laittaa aikadilaation piikkiin. Eikä varmasti ainakaan siten kuin oppikirjaesimerkki antaa ymmärtää.

Miksiköhän näitä ilmiöitä sitten käytetään suhteellisuusteorian "varmentamiseen", koska eivät pidä paikkansa?

Invarianssin testaamiseen tarvitaan suoria kokeita, kuten esimerkiksi tämä:

Eusa

Leone:

Viittaamassasi mittauksessa on kaksi viitekehystä ja kaksi koordinaatistoa. Suppea suhteellisuusteoria pitää kyllä kutinsa yhden havaitsijan eli mittaajan eli vuorovaikuttajan suhteen - kuinka muuten voisi ollakaan kun havaintometriikka on sovittu sidotun valonnopeuteen.

Mitän yhteistä taustaa, jota vasten invariantti valonnopeus voitaisiin määritellä, ei ole olemassa. Valonnopeus, etäisyysmittaus ja aika ovat invariantteja _havaitsija kerrallaan_. Idean hienous on siinä, että siten eri havaitsijoiden energialaskelmat saadaan keskenään vertailukelpoisiksi. Tosin näyttää, että pidemmän etäisyyden päässä toisistaan oleville havaitsijoille energioihin alkaa muodostua suhteellisuusteorioihin nähden pientä eroa. Tuon syystä ei ole saatu vielä muodostettua konsensusnäkemystä.

Leone

Eusa:

Itse mittaus suoritettiin yhdessä koordinaatistossa, jossa valon todettiin käyttäytyvän lähinnä ballistisesti. Tämänkaltaiset kokeet ovat juuri sitä, mitä 100 vuotta on puuttunut. Epäsuorat kokeet eivät milloinkaan ole niin hyviä kuin suorat, sillä niihin liittyy aina enemmän tulkintaa.

Syksy Räsänen

Leone, Eusa:

Myonien eliniän ja Michelsonin ja Morleyn kokeen tulkinta suppean suhteellisuusteorian puitteissa on ongelmaton ja mittaukset vahvistavat teorian ennusteet. Tämä riittäköön tästä.

Pentti S. Varis

Näyttää, kuin fysiikkaan kuuluisi kahdenlaisia vakioita, puhtaasti matemaattisina tunnettuja kuten e ja pi sekä sellaisia, joiden arvo epäilemättä määräytyy maailman rakenteista, kuten c ja h. Mutta täytyyhän e:llä ja pi:llä - kuten kaikilla luvuilla - olla myös perustus maailman rakenteissa, muutenhan tietoisuus, jonka osia ne ovat, ei olisi muuta kuin tyhjyyttä! Kuinka vakioille käy, jos rakenteet muuttuvat?

Tekisi mieli tietää tuo olevaisen syvätaso, josta vakiot pohjimmiltaan kumpuavat, ja sen rakenne; mahtaakohan olla fyysikkoja, jotka miettivät sitä työkseen?

Melkein yhtä vaikealta ongelmalta tuntuu se, kuinka eri hiukkaset energiasta muotoutuessaan (esim. törmäyttimessä) osaavat ottaa juuri "oikeat" massat, koot ym. ominaisuudet.

Ja entä törmäystapahtumat itse. Hiukkaset "laskevat" "oikeat", siis kaavojen mukaiset radat niinkin nopeasti kuin 10exp(-17) sec:ssa, jollaista nopeutta eivät suurimmatkaan tietokoneet edes lähentele. Missä olevaisen tasossa moinen "laskuri" sijainnee?

Mr. Rakkaus

Tieteen maailmassa on jos jonniinmoista selitystä, ja ei niitä kaikkia kannata uskoa sokeasti!

Aurinkokeskisen mallin olisi voinut aivan hyvin oivaltaa ilman että olisi sitä ennen opetellut maakeskisen mallin!

Jos ja kun nykyiset teoriat kuvaavat maailmankaikkeutta väärällä tavalla, voi kuka tahansa tehdä sen uuden ison oivalluksen joka mullistaa maailmankuvamme taas kerran.

100 vuoden ruususten uni on ehkä ohi?

"Fyysikot yrittävät poistaa avaruuden neljännen ulottuvuuden.

Tutkijat heittäisivät perinteisen käsityksen neliulotteisesta avaruudesta romukoppaan."

http://www.tekniikkatalous.fi/innovaatiot/tiede/fyysikot+yrittavat+poist...

.

Eusa

Mr. Rakkaus:

Kyllä ajan luonne on varsin hyvin tunnettu ilmiö. Yleinen suhteellisuusteoriakin erottaa itseisajan ja imaginaariajan. Useita lähestymiskulmia asiaan on esitetty, mm. yritetty parantaa avaruusajan mallia lisäämällä siihen vapausasteita mm. antamalla ajalle useampia ulottuvuuksia (esim. 2 tai 3 aikaulottuvuutta). Myös tilaulottuvuuksien lisääminen voi auttaa matemaattisen mallin sovittamisessa havaintoihin. Kolmen tilaulottuvuuden lisäksi on esitetty pieneen sykliin käpertyneitä ulottuvuuksia. Toinen tapa voi olla tuplata tilaulottuvuudet kuuteen, säilyttää ne elektromagneettisessa mittakaavassakin euklisina mutta dualismin mukaan sykkivinä.

Hyvin monenlaista matematiikkaa voi kehittää. Mutta se on vain matematiikkaa, jolla yritetään kuvata ennustettavissa olevia todellisuuden havaintoja. Itse olen kiinnostunut näkökulmasta, jossa aika jää havaitsijan projektioalustaksi ja kiinnostus kohdistetaan kausaliteetin säilyttämisen mekanismiin.

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto