ذره‌ای سریع‌تر از سرعت نور؟

کر تان (Ker Than) – به‌گفته دانشمندان، ذراتی موسوم به نوترینو- که به ارواح دنیای ذرات زیراتمی مشهورند توانسته‌اند حرکتی سریع‌تر از سرعت نور را به نمایش بگذارند. اگر این مشاهدات از در تأیید درآید، آنگاه این یافته یکی از اصلی‌ترین قوانین فیزیک را که توسط “آلبرت اینشتین”، حدود یک‌صد سال پیش پی‌ریزی شده بود را نقض خواهد کرد.

 

“اکثر نظریه‌پردازان بر این باورند که هیچ چیزی نمی‌تواند از نور سبقت بگیرد. پس اگر این یافته حقیقت داشته باشد، ستون‌های فیزیک را به لرزه درخواهد آورد.” این را استفان پارک (Stephan Parke)، سرپرست دپارتمان فیزیک نظری پژوهشگاه آمریکایی فرمی‌لب در نزدیکی شیکاگو می‌گوید.

 

مثلاً مقالات “پروتون ریزتر است؟” یا “انفجاری که ستون‌های فیزیک را لرزاند” را بخوانید. وجود ذرات سریع‌تر از سرعت نور ضربه مهلکی را به نظریات علمی مرتبط با روابط علت و معلولی خواهد زد. پارک در این‌ زمینه می‌گوید: “اگر چیزی سریع‌تر از سرعت نور حرکت کند، آنگاه A می‌تواند B را سبب شود، اما B هم می‌تواند A را موجب شده باشد. اگر اینطور شود، آنگاه مفهوم علیت دچار ابهام خواهد شد و مشکلاتی فراوانی را پیش خواهد کشید.”

 

هیئت علمی “پروژه نوسان‌سنجی از طریق دستگاه تعقیب امولسیون” یا OPERA، وابسته به سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN)، در پیش‌نویس مقاله‌ای که هفته گذشته در وب‌سایت arXiv منتشر شد، به شرح نحوه تشخیص این نوترینوی نامتعارف پرداخته‌اند. این تیم، نوترینوها را از شتاب‌دهنده‌ای در نزدیکی شهر ژنو سوئیس شلیک کردند و به محاسبه مدت‌زمان رسیدن‌شان تا شتاب‌دهنده دیگری در منطقه “گران ساسو”ی ایتالیا، در فاصله 724 کیلومتری از شهر ژنو پرداختند.

 

نوترینوها، ذرات زیراتمی کوچکی با جرم تقریباً صفر هستند که چنان از فواصل مابین اتم‌های سازنده یک سیاره می‌گذرند که گویی سیاره‌ای اصلاً در مسیرشان وجود نداشته است. با وجود فقدان تقریبی جرم، این ذرات با سرعتی “نزدیک” به سرعت نور حرکت می‌کنند که در حدود 299 هزار و 338 کیلومتر بر ثانیه است، اما تیم OPERA، با کمال شگفتی، لحظه رسیدن نوترینوها به شتاب‌دهنده مقصد را 60 نانوثانیه زودتر از مقدار پیش‌بینی‌شده تشخیص داد. یک نانوثانیه شاید عدد چندان قابل توجهی نباشد، اما به‌گفته پارک که در این تیم حضور نداشته، تأثیرات چنین اختلافی فوق‌العاده چشمگیر است. این سرعت اضافی بدین‌معناست که طی یک بازه ثابت زمانی و در مسافتی یک‌هزار کیلومتری، این نوترینوها 20 متر از مقدار متعارف‌شان بیشتر جابه‌جا می‌شوند.

 

به‌گفته پارک، اگر این یافته به تأیید قطعی برسد، نتایجی انقلابی در پی خواهد داشت، هرچند که خودش شک دارد این محاسبات اگر دقیق‌ و دقیق‌تر صورت بگیرند، بازهم همین نتایج تکرار شود. او می‌گوید: “اگر قمارباز بودم، حتماً روی این مسئله شرط می‌بستم. هرکسی که خبر این یافته را بشنود، پاسخش این خواهد بود که احتمالاً این حقیقت ندارد و باید حتماً اشتباهی در کار بوده باشد.”

 

پارک، تنها فیزیکدان شکاک به این قضیه نیست. فیزیکدانان فراوانی مدعی‌اند که شواهد تیم OPERA، یا ناشی از اشکالات محاسباتی‌اند و یا خطاهای ابزاری. به‌گفته لوئی استریگاری (Louis Strigari)، از فیزیکدانان دانشگاه استنفورد، این نخستین باری نبوده است و نخواهد بود که چنین اشتباهاتی رخ می‌دهد. او می‌گوید: “چندین مورد بوده که هرچند آزمایشات هیچ عیب و نقصی نداشته‌اند، اما چندان توجه درخوری به تجهیزات دخیل در آزمایش نشده بود. فقط این مشکل وقتی مشخص می‌شود که با کسب داده‌های فزاینده، بیشتر می‌آموزید و اشراف بهتری به تجهیزات پیدا می‌کنید.”

 

اما حتی تیم OPERA هم نسبت به نتایج آزمایش مزبور جانب احتیاط را گرفته و از سایر پژوهشگران جهان نیز خواسته تا آزمایش نوترینو را خودشان تکرار کنند. آنتونیو اردیتاتو (Antonio Ereditato) از اعضای تیم OPERA، به بی‌بی‌سی گفت: “فقط از همه می‌خواهیم تا به درک بهتر نتایج نامتعارف‌مان کمک کنند؛ چراکه واقعاً نامتعارف است.”

 

دیوید گولدبرگ (Dave Goldberg)، اخترفیزیکدانی از دانشگاه درکسل پنسیلوانیا می‌گوید اگر این نوترینوها واقعاً وجود داشته باشند، تا به‌حال می‌بایستی در طبیعت مشاهده شده باشند. مثلاً در سال 1987، آشکارسازهایی که روی زمین مستقر بوده‌اند، نوترینوها و فوتون‌های ناشی از یک انفجار ستاره‌ای را به ثبت رساندند. هر دو دسته از این ذرات، حدوداً همزمان به سیاره ما رسیدند. طبق محاسبات گلدبرگ، اگر نوترینوها به‌میزان مشخص‌شده در آزمایش تیم OPERA، کمی سریع‌تر از نور حرکت می‌کردند، می‌بایستی آن‌ها را در سال 1984- یعنی سه سال قبل از تشخیص فوتون‌ها- تشخیص داد. او می‌گوید: “امکانش هست، اما بعید است آشکارسازهایی که در آن زمان بر زمین مستقر بوده‌اند، چنین خیز واضحی را در فراوانی نوترینوهای کیهانی تشخیص نداده باشند.” او قبول دارد که نوترینوهای ناشی از این انفجار، انرژی کمتری نسبت به نوترینوهای آزمایش‌شده دارند و لذا آهسته‌تر حرکت می‌کنند، اما وی‌ می‌افزاید: “حتی با فرض بر اینکه حرف اینشتین صحیح بوده باشد، هر دو نوع از این نوترینوها با سرعتی در حدود 999999999/99 سرعت نور حرکت می‌کنند. به عبارت دیگر از نقطه‌نظر محاسبات زمینی، آن‌ها با سرعت‌های اساساً یکسانی حرکت می‌کنند.”

 

به‌گفته استریگاری، حتی هم اگر نتایج آزمایش تیم OPERA توسط دیگر فیزیکدانان مورد تأیید قرار گیرد، هرگز توان ابطال نظریات نسبیت عام و خاص اینشتین را پیدا نخواهد کرد. این نظریات، همچنان دایره‌ای وسیع از پدیده‌های دیده شده در جهان هستی را به‌درستی توصیف می‌کنند. او می‌گوید: “به گمانم مدت‌هاست مشخص شده که نظریات فعلی هنوز پاسخگوی تمامی پرسش‌ها نیستند. اگر این مشاهدات مورد تأیید قرار گیرد، آنگاه احتمالاً مدرک مهمی برای ضرورت بازبینی این نظریات به دست خواهد آمد.”

 

گلدبرگ هم قبول دارد که فیزیکدانان به این زودی‌ها نمی‌توانند نظریات اینشتین را فراموش کنند. او می‌گوید: “حتی هم اگر نسبیت عام، اشتباه از آب در بیاید، باز هنوز هم فوق‌العاده به حقیقت نزدیک است.”

 

 

کارگران، مشغول ساخت تفنگ نوترینویی CERN در سال 2005 / منبع: Maximilien Brice, CERN