Zgodbe

Se je Einstein zmotil?

Tina Nika Snoj
28. 1. 2012, 00.00
Posodobljeno: 9. 8. 2017, 09.57
Deli članek:

V laboratorijih Cerna so izmerili hitrost delcev, ki je presegla svetlobno. Če imajo prav, se v prah sesuje Einsteinova teorija relativnosti.

Temelji sveta, ki ga poznamo, so se pred kratkim zamajali. No, vsaj teoretično. V laboratorijih Cerna so namreč izmerili hitrost delcev, ki je presegla svetlobno. Če imajo prav, se v prah sesuje Einsteinova teorija relativnosti in dobršen del razumevanja tega, kako deluje vesolje, odprejo pa se fantastične možnosti dodatnih razsežnostih, inteligentnih polj in potovanja skozi čas. No, že spet vsaj teoretično.

Zakonitost, da nič ne more potovati hitreje kot svetloba v vakuumu, je temelj Einsteinove teorije relativnosti, na kateri je utemeljena moderna fizika. Eksperiment, poimenovan OPERA (Oscillation Project with Emulsion Tracking Apparatus), je to zakonitost že drugič ovrgel. V uglednem evropskem fizikalnem laboratoriju v Ženevi so morda dokazali, da je ta zakonitost napačna. Iz Cerna so v italijanski laboratorij v Gran Sassu na pot poslali nevtrine in doživeli velikansko presenečenje. Delci so na cilj prispeli 60 nanosekund hitreje, kot potuje svetloba. »Šokirani smo,« pravi Antonio Ereditato, OPER-ov predstavnik za stike z javnostjo. »A ker smo napako v poskusu iskali pol leta in je nismo našli, smo dovolj prepričani o svojih rezultatih, da jih predstavimo javnosti.«
Fiziki pričakujejo napako
Čeprav je novica o nadsvetlobnih nevtrinih dodobra razburkala strokovno javnost, je ta skeptična in pričakuje odkritje napake. Ta ni bil prvi te vrste in rezultati so vedno znova enaki. Ker nevtrini skozi snov prehajajo brez odpora, snop iz Cerna do Gran Sassa usmerijo kar po tleh. Kar 730 kilometrov, kolikor je med tema laboratorijema, lahko znanstveniki z nadzorom GPS izmerijo do 20 centimetrov, čas pa do deset nanosekund natančno. V zadnjih dveh letih so ujeli 16.000 nevtrinov, ki so potovali hitreje kot svetloba. A fiziki so previdni. Lahko, da je napaka skrita v merjenju razdalje, lahko da ure niso bile dovolj natančno usklajene, lahko bi bil razlog v opremi, kot so kabli in računalniki, pravijo. Nič se jim ne mudi zamajati fizikalne teorije, na kateri sloni vsa znanost. Še posebej zato ne, ker so astronomi že imeli priložnost meriti hitrost nevtrinov v veliko večjem merilu, a ta ni prebila svetlobnega zidu. Japonski eksperiment Kamiokande II. je meril  hitrost nevtrinov ob supernovi, poimenovani 1987A, pa so se v njem tako imenovani delci duhci vedli v okvirih teorije relativnosti in niso prehiteli svetlobe. Zato pa je že leta 2007 laboratorij Fermilab v ameriški Minnesoti dobil podobne rezultate, a so takrat odstopanje pripisali nenatančnim meritvam. Potrebna bodo še nadaljnja raziskovanja, veliko preverjanj in ponovljeni poskusi, da bodo znanstveniki začeli resno premišljati o možnosti nadsvetlobne hitrosti. Če se pokaže za mogočo, bo to največja revolucija v fiziki.
Bomo potovali v preteklost?
Navdušenci nad znanstveno fantastiko pa že sanjarijo. Odkritje nadsvetlobnih nevtrinov odpira vrata v fantastično prihodnost, kjer fizikalna domišljija še nima meja. Govorijo o inteligentnih poljih, prehodu skozi druge dimenzije in možnosti potovanja v preteklost. Da o superhitrih raketah, s katerimi bi bilo vesolje končno dosegljivo, sploh ne govorimo. Na kakšni znanosti slonijo takšna pričakovanja, smo vprašali prof. dr. Marka Mikuža z Instituta Jožef Stefan, ki vodi slovenske raziskovalce v Cernu. »To se sliši zelo privlačno,« pravi, »a je brez temeljev. Vedeti je treba, da imamo še v okviru Einsteinove teorije težave s pojasnjevanjem vesolja. Če bi bili rezultati poskusa pravilni, lahko začnemo od začetka. Potrebovali bi izjemno veliko meritev in podatkov, preden bi se sploh lahko lotili postavljanja novih teorij. Kam bi nas te peljale, nihče ne more vedeti. Preprosto nimamo pojma, kaj bi bilo mogoče, če bi karkoli lahko potovalo z nadsvetlobno hitrostjo. Zato so vsa omenjena razmišljanja čisto brez osnove.« Prostor in čas, kot ju poznamo, sta namreč prostor in čas Einsteinove teorije relativnosti. Vse, kar vemo, je vezano nanjo. Naj torej še počakamo z nakupom vozovnice za nevtrinsko raketo? »Z nevtrini se, po domače povedano, še pogovarjati ne znamo tako kot s svetlobo ali zvokom. Nevtrini preprosto letijo skozi vse in jih prestrežemo le naključno, saj se interakcija med njimi in okoljem zgodi le vsakih 20.000 svetlobnih let železa enkrat. Kako naj torej sestavimo motor iz nečesa, česar se sploh ne da dotakniti?« Svetlobna leta železa? Raje sploh ne bomo šli v razlago, prevod pa je – neverjetno redko, komaj kdaj, skoraj nikoli. Pa bi si prof. Mikuž želel, da bi obstajali nadsvetlobi delci? »Ah ne, preveč dela,« se smeji. Odkar smo zasledili ta rezultat, ki je bil pravzaprav stranski produkt poizkusa, nihče ne dela nič več drugega, vsi se ukvarjajo le še s tem.«

(okvirček)
Skrivnostni vesoljski delci
Delci duhci (ghost particles), kot so poimenovali nevtrine, so subatomski delci, ki nimajo skoraj nič mase in so brez električnega naboja. Zato gredo lahko skozi katerokoli snov, kot da ne bi obstajala. Takoj po nastanku vesolja jih je bilo izjemno veliko, danes jih je le še odstotek. A kljub vsemu telo vsako sekundo »prebode« trilijon teh delcev. Brez vsake škode, brez skrbi.
Laikom najbolj poznana in privlačna, a zato nič bolj razumljiva astronomska koncepta, sta še antimaterija in temna snov.
Temna snov je ena najbolj izmuzljivih pa tudi najbolj presunljivih nerešenih skrivnosti sodobne fizike. Večina astronomov in teoretičnih fizikov je prepričana, da najmanj 90 odstotkov snovi v vesolju ne seva svetlobe. Na podlagi različnih opazovanj in meritev so spoznali, da v vesolju prevladuje predvsem nenavadna temna snov. Njen obstoj so prvič napovedali že pred sedemdesetimi leti, a kljub tej dolgi dobi še vedno ne vemo natančno, kaj naj bi bila temna snov.
Ántimatêrijo so ljudje spoznali z romanom Da Vincijeva šifra. Sestavljena je iz antidelcev tistih delcev, ki sestavljajo običajno snov. Od te materije se razlikuje po tem, da ima nasproten električni naboj, poleg tega je antimaterije neznansko malo. Ti delci so za znanost velika uganka, kajti pričakovali bi, da je po prapoku nastala enaka količina snovi in antimaterije, a kolikor nam je znano, v tem vesolju ni (več) atomov, sestavljenih iz antimaterije. Umetno jih proizvedejo v pospeševalnikih, njihovo shranjevanje je težavno, saj morajo biti ločeni od vsakršne druge snovi, in lahko zato obstajajo le v magnetno uravnoteženem vakuumskem prostoru. Izdelava atoma z antimaterijo je izredno težka in zahteva velike količine energije. Je pa ta antisnov zaloga gromozanske količine energije, ki se sprosti, ko se antimaterija in materija medsebojno izničita. Jedrska reakcija je v primerjavi z njo le pljunek v morje. Če bi antimaterijo lahko izdelovali in vzdrževali v večjih količinah, bi z lahkoto pokrili vse energijske potrebe planeta. Z napačno uporabo pa seveda z lahkoto uničili. Zato je to najdražja (anti)snov na svetu. Za gram bi iztržili neverjetnih 40 milijard evrov. Pa to je že skorajda zastonj v primerjavi s prvo ceno, ki jo je zaznal trg leta 1999, ko bi za gram odšteli 50 trilijonov evrov.