Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

4 frågor/svar hittade

Partiklar [18067]

Fråga:
Man har på CERN mätt att neutriner rör sig men en hastighet överstigande ljushastigheten. Är det verkligen möjligt?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Man har på CERN mätt att neutriner rör sig men en hastighet överstigande ljushastigheten. Är det verkligen möjligt?
/Sven D

Svar:
Du refererar till ämnet för pressreleasen under länk 1. Felet i den urspungliga mätningen är nu lokaliserat, se Hade Einstein fel? , så problemet med neutriner som rör sig snabbare än ljuset är löst.

En av forskningsgrupperna på CERN (OPERA-kollaborationen) har mätt löptiden hos neutriner från CERN till gruvan Gran Sasso 73 mil ner i Italien. Totalt har man detekterat c:a 16000 neutriner. Resultatet är att man får en hastighet som är lite överstigande ljushastigheten i vakuum c. Resultatet är signifikant med 6 standardavvikelser.

Löpsträckan på 73 mil (löptid 2.4 millisekunder med ljushastigheten) bestämdes med GPS med en precision på 20 cm. Tidssynkroniseringen gjordes även den med GPS och hade en precision av 1 ns. Totala osäkerheten i tidsdata uppskattades till 10 ns, och den uppmätta effekten var 60 ns. Denna diskrepans på 60 ns motsvarar t.ex. ett fel i avståndsmätningen på 60*10-9*3*108 = 18 m.

Vad gäller mätningen av löpsträckan var den största svårigheten att mäta sträckan inne i tunneln i gruvan Gran Sasso - GPSen fungerar dåligt under 1400 m berg! Man kan i mätningarna (som pågått sedan 2009) tydligt se effekter av kontinentaldriften och ett hopp i samband med en jordbävning i Italien 2009, se nedanstående figur.

Man gav ett webbseminarium från CERN fredagen den 23 aeptember 2011, länk 2. Där presenterade man resultatet och metoderna mycket bra och detaljerat.

Kommentarer:

* De flesta fysiker tror nog att mätningen är felaktig, men än så länge finns ingen bra förklaring. Troligaste orsaken är att sträckan är felmätt eller att tidssynkroniseringen CERN-Gran Sassio är felaktig.

* Einsteins speciella relativitetsteori förbjuder inte expicivt att partiklar rör sig med överljushastighet. Vad den förbjuder är att en partikel accelereras upp till ljushastigheten, det skulle kosta oändlig energi. Enda problemet är att partiklar som rör sig snabbare än ljuset (hypotetiska partiklar som kallas tachyoner, se Tachyon ) får imaginär massa. Se även fråga 15804 .

* OPERA-kollaborationen har helt följt god vetenskaplig procedur:
- Analysen har gjorts "blind" så att man inte skulle kunna påverkas av det väntade resultatet.
- Arbetet presenterades utförligt på ett öppet seminarium och i ett publicerat preprint.

* Det är inte första gången man försökt mäta neutriners hastighet, men man har inte fått fram definitiva värden. Den enda signifikanta observationen hittills är neutriner från supernovan SN 1987A, se fråga 125 och Supernova_1987A . Denna mätning visar att neutrinernas hastighet är mycket nära ljushastigheten. Att neutrinerna kom fram några timmar före ljuset kan förklaras att stjärnan är transparent för neutriner tidigare än den är transparent för ljus. Avståndet till SN 1987A är 168000 ljusår. Med den uppmätta tidsdifferensen skulle neutrinerna ha kommit fram

(60*10-9/2.4*10-3)*168000 = 4.2 år före ljuset.

Neutrinerna skulle alltså kommit fram flera år innan supernovan upptäcktes, inte några timmar. Tyvärr var neutrinodetektorerna inte igång då (Kamiokande II började ta data 1985, se (Kamioka_Observatory ).

_____________________________________________________________________

Fotnot: Nedanstående meddelande distribuerades i samband med pressreleasen. Det får anses helt unikt att en officiell deklaration från CERN går ut tillsammans med en pressrelease.

Dear Colleagues,

As usual, I am sending you this CERN press release before we issue it to the media. Unusually this time, however, I feel that it needs a few words of introduction. The OPERA collaboration has measured the time of flight of neutrinos sent from CERN to Gran Sasso, along with the distance they cover. These measurements appear to show that the neutrinos are travelling faster than light. When a collaboration makes a surprising observation such as this and is unable to account for it, the ethics of Science demand that the results be made available to a wider community, to seek scrutiny and to encourage independent experiments. That's why when the spokesperson of the OPERA collaboration asked me whether they could hold a seminar here, I said yes. Given the potential impact of such a measurement, I felt it important for CERN formally to make its position clear. That's the reason for the cautiously worded statement we're sending to the media today.

Best regards,

Rolf Heuer

Se även Hade Einstein fel? där det längst ner finns en uppdatering av statusen för experimentet.



/Peter E

Nyckelord: relativitetsteorin, speciella [40]; neutrino [18]; ljushastigheten [20]; nyheter [11]; SN 1987A [4];

1 http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html
2 http://cdsweb.cern.ch/record/1384486

*

Partiklar [17942]

Fråga:
Hej! Neutriner växelverkar inte mycket , enligt fråga 17941, men kan man säga varifrån de vi på jorden lyckas detektera kommer? Hur vet man att de kommer från t ex solen? Antalet atomer i rymden brukar anges till några stycken per m^3. Har man koll på neutrinotätheten om de nu skulle fara runt "i evighet"? P g a kärnreaktionerna borde de ju öka i antal per m^3, men samtidigt utvidgas ju universum så det kan bli glesare mellan dem. Vad gäller?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Ja, man har riktningskänslighet i de moderna neutrinodetektorerna, så man kan se var de kommer ifrån. Man har detekterat neutriner från solen och från supernova 1987a (fråga 125 ).

Tätheten av lågenergetiska neutriner vet man inte, de har inte detekterats ännu. Men man tror det bildades många neutriner den första sekunden efter big bang. När universums densitet minskade frikopplades neutrinerna (vid T=2 s) på samma sätt som den kosmiska bakrundsstrålningen gjorde senare (T=380000 år).

Det bildas hela tiden nya neutriner vid radioaktivt sönderfall. De flesta av dessa kommer att röra sig genom rymden "i evighet". Om densiteten ökar eller minskar (p.g.a. universums expansion) vet jag inte.

Se vidare Neutrino_background .
/Peter E

Nyckelord: big bang [34]; neutrino [18]; SN 1987A [4];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor, Universum-Solen-Planeterna [14333]

Fråga:
Sannolikheten att neutrinen skall träffa på en elektron eller atomkärna i sin resa genom materia är vad jag förstått så gott som obefintlig, det får mej att tro att det så kallade elektronmolnet måste vara tämligen glest, om man skall tolka uttrycket ”rakt igenom” atomen utan avvikelse. Sedan kan man väl anta att en kollision inträffar då och då utan för oss märkbart resultat. Finns det någon annan känd partikel som har samma förutsättningar att gå igenom materia (atomer) En annan fundering från frågelådans svar. Hur kunde man ”veta” att de 19 detekterade neutrinerna kom från supernova utbrottet, var det riktningen på spåren i detektorn, eller hur gick det till?
/Walter H, Rörö

Svar:
Nej, neutrinon är enligt standardmodellen den enda partikeln som bara växelverkar med den svaga växelverkan.

De 19 neutrinerna från supernovan 1987A kom dels nästan samtidigt och dels från rätt riktning, se nedanstående länkar.

Bilden nedan visar SN 1987A några år efter utbrottet, se Type_II_supernova och SN_1987A



/Peter E

Se även fråga 125

Nyckelord: supernova [13]; neutrino [18]; SN 1987A [4];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/sn87a.html#c2
2 http://www-personal.umich.edu/~jcv/imb/imbp4.html

*

Partiklar [125]

Fråga:
Vilken hastighet färdas neutrinos med? Man har väl länge antagit att de "far fram" med ljusets hastighet. Men har man kunnat mäta neutrinohastigheter? Och hur förhåller det sig med neutrinons vilomassa?
/

Svar:
Du ställer frågor som är centrala i partikelfysiken och som det inte finns något definitivt svar på. Om neutrinons vilomassa = 0 skulle det innebära att de rör sig med ljusets hastighet. Man har faktiskt kunnat mäta neutriners hastighet. Nämligen när man observerade supernovautbrottet år 1987, SN 1987A. Stjärnan som fick sitt utbrott är på avståndet ca 180 000 ljusår. Ungefär samtidigt som man såg att stjärnan flammade upp så registrerade man en "skur" (19 st) av neutrinos. Man kunde på detta sätt jämföra fotonernas och neutrinernas hastighet. Trots att de varit på väg i 180 000 år så kommer de fram ungefär samtidigt! Man kunde också jämföra hastigheten hos neutrinos med olika energi. Om vilomassan är exakt = 0 så rör de sig med ljusets hastighet oberoende av energin. Om vilomassan däremot är skilt från 0 så rör sig de med högre energi snabbare. Man har analyserat observationerna från supernovautbrottet, se länk 1, och bestämt en övre gräns för neutrinons massa. Detta tillsammans med andra experiment visar att neutrinons massa måste vara mindre än 5,1 eV dvs mindre än 1/100000 av elektronens massa.

Bilden nedan från länk 1 visar energi (vertikalt) mot ankomsttid (horisontellt) för ett antal neutriner från supenovan från 1987. Man kan med lite god vilja ana en tendens att neutriner med hög energi (dvs hög hastighet) kommer före neutriner med lägre energi.

1995, 2002 och 2015 års Nobelpris i fysik belönade experiment i detta område av fysiken, se The Nobel Prize in Physics - Laureates . Där finner Du utmärkta sammanfattningar av de fysikaliska grunderna.



/GO/lpe

Nyckelord: supernova [13]; neutrino [18]; SN 1987A [4];

1 http://cupp.oulu.fi/neutrino/nd-sn.html

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7333 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-11-20 15:52:48.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.