Částice rychlejší než světlo?
Americký fyzik Robert Ehrlich navrhl zvláštní způsob, jak odhalit existenci případných neutrin, rychlejších než světlo. Principem této metody je měření jejich imaginární složky hmotnosti.
Svoji metodu popsal Robert Ehrlich v článku, publikovaném v časopise Astroparticle Physics. Ačkoliv jsou dnes elementární částice rychlejší než světlo považovány z velmi dobrých důvodů za “nefyzikální”, tedy za v realitě nemožné, rámec současné fyziky je někdy tak široký, že dovoluje zkoumat i velmi podivné věci a spekulovat o nich. Ze zkušenosti víme, že fyzikální veličiny jako jsou hmotnost nebo energie, mohou mít jen hodnoty spadající do oboru reálných čísel. V kvantové teorii se však běžně vyskytují funkce, jejichž hodnoty patří do oboru tzv. komplexních čísel. Tedy mají jak reálnou, tak i ryze imaginární složku (zde jde o násobky symbolické druhé odmocniny z čísla -1).
Hypotetické částice pohybující se rychleji než světlo, čili tzv. tachyony, by potom měly mít i imaginární hmotnost a tato hodnota by pak hrála zvláštní roli v jejich fyzikálním chování a ve výsledcích experimentů. Částice s imaginární hmotností by například ztrácely svoji energii, pokud by byly urychlovány, což je přesně opačný výsledek, než pozorujeme u běžných normálních částic. Ehrlichovi jeho hypotéza sedí na elektronové neutrino, přičemž o neutrinech v současné době skutečně nevíme zdaleka všechno. Autor navíc tvrdí, že jeho hypotéza imaginární hmotnosti u elektronových neutrin souhlasí s výsledky šesti pozorování, což zahrnuje tyto oblasti: odchylky u kosmického reliktního mikrovlnného záření, zvláštnosti efektu gravitačních čoček, nepravidelnosti spektra kosmického záření, jev oscilací u neutrin (neutrina přecházejí spontánně z jednoho typu na druhý) a podivný rozpad protonu při velkých rychlostech.
Ehrlich ve své studii tvrdí, že imaginární složka klidové hmotnosti elektronového neutrina činí podle všech měření asi jednu třetinu elektronvoltu (měřeno v jednotkách energie, protože obě veličiny jsou podle teorie relativity ekvivalentní).
Podle současné relativistické fyziky samozřejmě nelze žádnou původně „podsvětelně“ se pohybující částici urychlit na rychlost světla a vyšší, protože by k tomu bylo třeba nekonečné dodávky energie. Což ovšem přímo nezakazuje, aby existovaly částice, které už vznikly ve stavu s nadsvětelnou rychlostí. Samozřejmě, fyzika obsahuje i další zákazy a principy, které existenci tachyonů vyvracejí. Pak je ovšem otázkou, proč vlastně výsledek šesti různých měření Ehrlichovu koncepci imaginární hmotnosti neutrin „potvrzuje“. Bude zřejmě nutno veškerá experimentální data přezkoumat, zda neobsahují chyby, což je nakonec mnohem pravděpodobnější než existence nadsvětelných částic.
Zdroje: Phys.Org, From Quarks to Quasars, arXiv (PDF)
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
