เมื่อต้นปีที่ผ่านมาทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติประกาศว่าพวกเขาพบนิวตริโนซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่มีมวลเท่ากัน แต่ไม่เป็นศูนย์ซึ่งเดินทางเร็วกว่าความเร็วแสง นักฟิสิกส์คนหนึ่งที่รับสายคือดร. รามานาถโควสิก เขาพบข้อบกพร่องร้ายแรงที่อาจเกิดขึ้นในการทดลองที่ท้าทายการมีอยู่ของแสงเร็วกว่านิวตริโน
Superluminal (เร็วกว่าแสง) นิวตริโนเป็นผลมาจากการทดลอง OPERA ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ CERN ในเจนีวาสวิตเซอร์แลนด์และ Laboratori Nazionali del Gran Sasso ใน Gran Sasso ประเทศอิตาลี
การทดลองกำหนดเวลานิวตริโนเมื่อพวกเขาเดินทาง 730 กิโลเมตร (ประมาณ 450 ไมล์) ผ่านโลกจากจุดกำเนิดที่ CERN ไปยังเครื่องตรวจจับใน Gran Sasso ทีมตกใจเมื่อพบว่านิวตริโนมาถึง Gran Sasso 60 นาโนวินาทีเร็วกว่าที่พวกเขาจะมีถ้าพวกเขาเดินทางด้วยความเร็วแสงในสุญญากาศ ในระยะสั้นพวกเขาดูเหมือนจะยอดเยี่ยม
ผลลัพธ์นี้สร้างปัญหาสำหรับฟิสิกส์หรือความก้าวหน้า ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein อนุภาคใด ๆ ที่มีมวลสามารถเข้ามาใกล้กับความเร็วแสง แต่ไม่สามารถเข้าถึงได้ เนื่องจากนิวตริโนมีมวลนิวทริโน่เหนือชั้นจึงไม่ควรมีอยู่ แต่อย่างใดพวกเขาทำ
แต่ Cowsik ตั้งคำถามเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดของนิวตริโน การทดลอง OPERA สร้างนิวตริโนโดยการกระแทกโปรตอนไปยังเป้าหมายที่อยู่กับที่ สิ่งนี้ทำให้เกิดพัลส์ของ pions ซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่เสถียรซึ่งมุ่งเน้นสนามแม่เหล็กไปยังอุโมงค์ที่พวกมันสลายตัวเป็นนิวตริโนและมิวออน (อนุภาคพื้นฐานขนาดเล็กอื่น) มิวออนไม่เคยไปไกลเกินกว่าอุโมงค์ แต่นิวตริโนซึ่งสามารถผ่านสสารได้เหมือนผีผ่านกำแพงเข้าไปสู่แกรนซัสโซ
Cowsik และทีมของเขามองอย่างใกล้ชิดในขั้นตอนแรกของการทดลอง OPERA พวกเขาตรวจสอบว่า“ การสลายตัวของ pion จะสร้างนิวตริโนแบบ superluminal โดยสมมติว่ามีการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัม” OPERA นิวตริโนมีพลังงานมาก แต่มีมวลน้อยมากดังนั้นคำถามก็คือพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงจริงๆหรือไม่
สิ่งที่ Cowsik และทีมของเขาพบคือหากนิวตริโนที่เกิดจากการสลายตัวของ pion เดินทางเร็วกว่าแสงอายุการใช้งานของ pion จะนานขึ้นและนิวตริโนแต่ละตัวจะมีพลังงานน้อยกว่าที่มันมีร่วมกับ muon ภายใต้กรอบของฟิสิกส์ปัจจุบันนิวทริโน่เหนือชั้นจะสร้างได้ยากมาก “ มีอะไรมากกว่านี้” Cowsik อธิบาย“ ปัญหาเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อพลังงาน pion เพิ่มขึ้นเท่านั้น
มีการตรวจสอบการทดลองของข้อสรุปทางทฤษฎีของ Cowsik วิธีการผลิตนิวตริโนของ CERN นั้นทำซ้ำตามธรรมชาติเมื่อรังสีคอสมิกชนกับชั้นบรรยากาศของโลก หอสังเกตการณ์ที่ชื่อว่า IceCube ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อสังเกตนิวตริโนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้ในแอนตาร์กติกา เมื่อนิวตริโนปะทะกับอนุภาคอื่นพวกมันสร้างมิวออนที่ทิ้งร่องรอยแสงวูบวาบขณะที่พวกเขาผ่านบล็อกน้ำแข็งหนาเกือบ 2.5 กิโลเมตร (1.5 ไมล์)
IceCube ตรวจพบนิวตริโนที่มีพลังงานสูงกว่าที่สร้างขึ้น 10,000 เท่าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทดลอง OPERA ทำให้ Cowsik สรุปว่าพ่อแม่ของพวกมันจะต้องมีระดับพลังงานสูงตามลำดับ การคำนวณของทีมของเขาตามกฎหมายว่าด้วยการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมเปิดเผยว่าช่วงชีวิตของ pion เหล่านั้นควรจะนานเกินไปสำหรับพวกมันที่จะสลายตัวไปสู่นิวตริโนแบบชั้นสูง
ดังที่ Cowsik อธิบายการตรวจจับของนิวทริโน่พลังงานสูงของ IceCube เป็นการบ่งบอกว่า pion สลายตัวตามความคิดมาตรฐานของฟิสิกส์ แต่นิวตริโนจะเข้าใกล้ความเร็วแสงเท่านั้น พวกเขาจะไม่เกินมัน
แหล่งที่มา: Pions ไม่ต้องการสลายไปสู่ Neutrinos แบบเบา
