تجربة أوب ي ر ا

أحداث هذه الموضوعة هي أحداث جارية.
المعلومات المذكورة قد تتغير بسرعة مع تغير الحدث.

كاشف أوبرا

إن مشروع التذبذب مع مستحلب تتبع جهاز ( OPERA ) هي تجربة لاختبار ظاهرة تذبذب نيوترينو. فهويستغل نيوترينوسيرن إلى غران ساسو (CNGS) ، شعاع عالي الكثافة وعالي الطاقة من الميون نيوترينو المنتجة في CERN سوبر بروتون السنكروترون في جنيف ، ومشيرا إلى المختبر (LNGS) Laboratori غران ساسوNazionali ديل وهومختبر تحت الأرض

730 كم^[] بعيدا في غران ساسوفي وسط إيطاليا. يقع الأوبرا في قاعة LNGS C ، ويهدف الى الكشف للمرة الأولى عن ظهورنيوترينوتاو من تذبذب نيوترونات الميون خلال سفرهم الذى يستغرق ثلاثة ميلي ثانية واحدة من جنيف إلى غران ساسو. (جسيمات) تاووسيراعى في ليالي الناتجة من ردة عمل النيوترونات في تاوبشكل "بلوكات" لأفلام التصوير الفوتوغرافي مستحلب معشق مع لوحات الرصاص . الجهاز يحتوي على حوالي 150000 من البلوكات ، بكتلة كلية مجموعها 1300 طن ، وتستكمل بكاشفات إليكترونية (لتتبع الطيف) والبنية التحتية والتتبعية. اكتمل بنائها في ربيع عام 2008 ، والتجربة هي حاليا تقوم بجمع البيانات.^[]

يكاد فهماء الفيزياء لا يصدقون اجهزتهم الا انهم يظنون انهم قاسوا جزيئية تفوق سرعتها سرعة الضوء مع ان نظرية اينشتاين اعتبرتها "حدودا لا يمكن تجاوزها". وتفيد قياسات اجراها خبراء في اطار الاختبار الدولي "اوبرا" ان نيوترينوات وهي جزيئيات اولية للمادة، اجتازت 730 كيلومترا تفصل بين منشآت المركز الاوروبي للابحاث النووية (سيرن) في جنيف ومختبر سان غراس القائم تحت الارض في (ايطاليا) بسرعة 300006 كيلومترات في الثانية ايستة كيلومترات في الثانية اكثر من سرعة الضوء.

واوضح المركز الوطني الفرنسي للبحث الفهمي "بكلام اخر اذا كان لدينا (سباق للمسافات الطويلة) على مسافة 730 كيلومترا فان النيوترينوستجتاز خط الوصول متقدمة 20 مترا" على الضوء طالما اجتازت المسافة نفسها عبر قشرة الارض.

النتيجة لم تأت ثمرة اختبار وحيد. فالنتائج التي نشرها سيرن والمركز الفرنسي هي ثمرة ثلاث سنوات من البيانات والمراقبة لاكثر من 15 الف نيترينومع هامش خطأ قياسي قدره جزء منعشرة مليارات من الثانية فقط.

واوضح داريواوتييروالباحث في معهد الفيزياء النووية في ليون والمسؤول عن تحليل قياسات اوبرا "لم نكن نتسقط جميع هذا، امضينا ستة اشهر ونحن نكرر التجربة من الصفر في جميع مرة".

وتمت الاستعانة بكبار الخبراء المستقلين لضبط اجهزة القياس وتم التأكد مرارا وتكرارا من المعطيات الطوبوغرافية ومن نفق الجزيئيات..حتى ان انحراف القارات وزلزال لاكويلا المدمر اخذ بالاعتبار.

وحاول الفهماء الدوليون رصد اي قصور اوخلل في تجربتهم من دون التوصل الى اي نتيجة مختلفة. فيبدوان النيوترينوسافرت عملا اسرع من الضوء متحدية في الوقت عينه نظرية اينشتاين حول النسبية!

وشدد المركز الوطني الفرنسي للبحث الفهمي "نظرا الى التأثير الضخم لنتيجة كهذه على الفيزياء فمن الضروري القيام بقياسات مستقلة وحينها يتم دحض النتيجة التي رصدت اوتأكيدها رسميا".

واضاف المركز الفرنسي "لذا فان الباحثين في اطار مشروع اوبرا رغبوا في اخضاع النتيجة لفحص اوسع من قبل اوساط الفيزيائيين" وقاموا بنشرها.

وفي حال تأكيد هذه القياسات فان انعاكساتها لا تزال تفوق الادراك.

ويقول بيار بينيتروي مدير مختبر الجزيئيات الفلكية في باريس ان ذلك قد يعني "ان جزيئية قد وجدت طريقا مختصرا في بعد آخر" وانه يوجد في الكون اكثر من ابعاد اربعة (الابعاد الثلاثة التي يضاف اليها الزمن).

وهويضيف "يمكن ايضا الا تكون سرعة الضوء هي الحدود" مشددا في الوقت ذاته على ان السرعة القياسية التي سجلها النيوترينولا تعني بالضرورة ان "اينشتاين قد اخطأ".

ويؤكد ستفاروس كاتسانيفاس المدير المساعد لمعهد الفيزياء النووي ان "اينشتاين لم يثبت ان نيوتن اخطأ بل عثر نظرية اكثر شمولية" اضيفت الى نظرية نيوتن.

وبالطريقة ذاتها فان اكتشاف "اوبرا" قد يعني ان نظرية ايشنتاين "قائمة في بعض المجالات لكن ثمة نظرية شمولية اكثر، مثل الدمى الروسة الصغيرة (..) تفتح حقولا جديدة".

ورحب فهماء الفيزياء بالافاق الجديدة المحتملة الا انهم دعوا الى اقصى درجات "الحذر" طالما "لم يقم نظام مختلف تماما بالتحقق" من القياسات على ما يقول داريواوتييرو.

وهذا هوهدف مشروع "مينوس" في الولايات المتحدة الذي توصل قبل سنوات قليلة الى نتيجة مماثلة لبرنامج اوبرا. لكن هامش الخطأ اعتبر يومها كيبرا جدا للقبول بالقياسات الا ان الفهماء الاميركيين يعكفون الان على اختبار حديث بدقة لا سابق لها. ويفترض ان يفضي الى نتائج في غضون ثلاث سنوات على ما يقول ستافروس كاتسانيفاس.

في 31 مايو2010 ، أعرب باحثوأ وب ي ر ا مراقبة اول وقع أوأول ظهور لمرشح تاوالنيوترينوفي حزمة نيوترينوالميون . في سبتمبر 2011، أعربت OPERA إكتشاف سفر النيوترونات الميون أسرع من الضوء. قوبل الإعلان بتشكك من جانب مجتمع الفيزياء (وفريق OPERA نفسه)، مع المجموعات التجريبية الأخرى التي تخطط لمحاولة تكرار التجربة، وكذلك البحث عن أية أخطاء تجريبية التي قد يعول عليها .

شعاع النيوترينو

OPERA بحاجة إلى حزمة كثيفة وحيوية من النيوترونات الميون للسفر مسافة مئات الكيلومترات للكشف عن مظهر من النيوترونات تاوالمتأرجحة. يتم إنشاء شعاع من هذا النوع عن طريق اصطدام البروتون المعجل مع الگرافيت الهدف بعد هجريز الجسيمات المنتجة (بيون وكاون على وجه الخصوص) في الاتجاه المطلوب منتوجات تفاعلهم المضمحلة, وهى الميونات والنيوترونات، حيث تواصل السفر في الاتجاه نفسه عموما كما تعمل الجسيمات الأصلية. النيوترونات الميونية التي تنتج بمثل هذه الطريقة في سيرن تمر خلال قشرة الأرض حيث تصل إلى أوب ى را بعد رحلة تقدر ب 732 كم .^[]

الكاشف

يقع OPERA في القاعة C من مختبرات جران ساسوتحت الأرض. بدأ في بناؤها في عام 2003 ، واستكمل الجهاز في صيف 2008. وسيكون التاوالناتج من التفاعل بين نيوترونات التاوتحت الملاحظة , في البلوكات من أفلام ضوئية وهى تدعى ("nuclear emulsion") أى (" مستحلب نووى ") معشق مع صفائح الرصاص. جميع لبنة أوبلوك لديه الوزن التقريبي 8.3 كلغ وكل إثنتان من supermodules OPERA تحتويان على حوالي 150،000 بلوك تم ترتيبه متوازية في الجدران ومعشق مع البلاستيك العدادات scintillator . ويتبع جميع supermodule مغناطيسي بواسطة طيف عن الزخم وتحديد المسؤول عن اختراق الجزيئات. خلال جمع البيانات ، هوعلامة على التفاعل في الوقت الحقيقي النيوترينوالتي scintillators والطيف، والتي توفر أيضا المسقط من البلوك حيثقد يكون تفاعل النيوترينوقد حدث. يتم استخراج هذه الجدران من البلوكات بشكل متزامن مع تهيئة المجال للشعاع للسماح بتطوير الفيلم، والمسح الضوئي للبحث طوبولوجي وحركية إضمحلال تاو.^[]

النيوترينوشذوذ وقت التحليق

فى 23 سبتمبر 2011,فإن التعاون أ وب ي ر ا أعرب حتى النيوترينوزونات قد لوحظ أنها تسافر من سيرن في چنيڤ إلى متتبع أ وب ي ر ا بسرعةتفوق سرعة الضوء . تم قياس وصوله الجسيمات الى الكاشف بمعامل(v − c)/c = (2.28 ± 0.28 ± 0.30)×10^-5 (ما يقرب من 1 في جزء 40000) قبل الوقت المتسقط إذا كانت تسافر بسرعة الضوء, كمغزى إحصائى أهمية 6.0 sigma (أو6999999999998000000♠99.9999998%). في فيزياء الجسيمات، المعيار الأساسى لاعلان الاكتشاف هوأهميةخمسة - سيجما . وأوضح فهماء تعاون أ وب ي ر ا ومنهم انطونيوEreditato حتى فريق أ وب ي ر ا"لم يمكنهم العثور على أي أثر فعال الذي يمكن حتى يفسر نتيجة القياس." ونطق جيمس جيليس المتحدث باسم سيرن في 22 سبتمبر ايلول ان الفهماء "دعوا المجتمع الأوسع للفيزياء حتى ينظر إلى ما عملوه وتمحيصه حقا بقدر كبير من التفصيل، وبشكل مثالي لأى إنسان في مكان آخر في العالم لتكرار القياسات." التجارب السابقة لم تكن قد اكتشفت أية حركة ذات دلالة إحصائية أسرع من الحركة الخفيفة، على سبيل المثال، في عام 2007 فيرميلاب للتعاون مينوس عن نتائج قياس الرحلة مرة والنيوترونات مما يعني حتى سرعة الضوء التي تزيد بنسبة 1.8 سيغما. وكانت تلك القياسات تتوافق مع سفر النيوترونات بسرعة الضوء. المتحدثون الرسميون لكلا فيرميلاب وتجربة T2K أكدوا نواياهم لاختبار نتيجة أ وب ي ر ا في الاشهر المقبلة. وأشار فيرميلاب في رد عمل على اعلان أ وب ي ر ا التي يتم ترقية كاشفات للمشروع مينوس، وليس من المتسقط حتى تظهر النتائج الجديدة حتى عام 2012 على الأقل.

المصادر

^ N. Agafonova et al. (OPERA Collaboration) (2010). "Observation of a first ν_τ candidate event in the OPERA experiment in the CNGS beam". Physics Letters B. 691 (3): 138–145. arXiv:1006.1623. Bibcode:2010PhLB..691..138A. doi:10.1016/j.physletb.2010.06.022.
^ E. Brown, A. Khan (23 September 2011). "Faster than light? CERN findings bewilder scientists". Los Angeles Times. Retrieved 24 September 2011. MINOS scientists may perform experiments of their own in as soon as six months, said particle physicist and MINOS co-spokesperson Jenny Thomas. Plans to test the CERN results in Japan's multinational T2K (Tokai-to-Kamioka) experiment are in the works, said neutrino physicist and T2K spokesman Chang Kee Jung.
^ "OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso" (Press release). CERN. 23 September 2011. Archived from the original on 24 September 2011. Retrieved 24 September 2011.
^ نطقب:Cite arxiv
^ C. Seife (2000). "CERN's Gamble Shows Perils, Rewards of Playing the Odds". Science. 289 (5488): 2260. doi:10.1126/science.289.5488.2260.
^ F. Jordans, S. Borenstein (22 September 2011). "Roll over Einstein: Law of physics challenged (Update 3)". PhysOrg. Retrieved 24 September 2011.
^ "OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos". Fermilab Today. Fermilab. Retrieved 24 September 2011.
^ D. Overbye (22 September 2011). "Tiny neutrinos may have broken cosmic speed limit". New York Times. That group found, although with less precision, that the neutrino speeds were consistent with the speed of light.