質量のある素粒子ニュートリノが光速を超えた!! 光速になるだけでもビックリなのに、物理学の行方は? 

相対性理論によると物質は光の速度、つまり光速を超えることができない。ところが素粒子ニュートリノがこの光速を超えたとの発表に、物理学会のみならず、私も含めてにわか物理愛好者もその行方がどうなるかを固唾を呑んで見守っている。

今までの物理学の常識では、相対性理論が絶対でその確からしさについては多くの検証が積み重ねられてきた。その相対性理論を破る実験権結果が得られたことになるから大騒ぎである。この騒ぎはしばらくは落ち着きそうにない。

相対性理論によると、物質の速度が光速に近づくと、その質量は急激に増加する。そして速度は光速を超えることはできない。ありえない。光速となった段階で質量は無限大となる。下のWikipediaにあるように、ニュートリノは質量を持っているか否かで長い間の論争があったが、質量を持っていることが証明された。したがって、質量を持つ粒子は光速を超えることができない。

そもそも質量を持った素粒子が光速であること自体が不思議である(質量が無限となってしまう)。
超新星1987Aの爆発においては、17万光年の距離を光とニュートリノが同じ時間かかって地球にたどり着いたと報道されているが、ニュートリノが光より1時間遅く伝わるとニュートリノの質量は静止質量の27000倍、同じく0.1時間遅く伝わると86000倍程度となるので、計算上は納得できる範囲か。

ところが、その光速を超えたので、実験のどこかに問題があるのか? 本当に光速を超えたのか? 光速を超えたとしたら新たな理論体系が求められるのか? とすでに多くの可能性が言及されている。

その一方で、宇宙の遥か彼方で起こった超新星爆発で生じた光とニュートリノが地球に同時に到達したとの観察データもある。これと、今回の発表内容は矛盾する。

今回の発表の結論がどうなるのか、私としても非常に興味あるところである。

アインシュタインは言った。

The most beautiful thing we can experience is the mysterious.

正に神が創像したこの宇宙は、人間の叡智の及ばないところで成り立っている。人間はその一端を発見し、その度にそれをどう解釈すべきか戸惑っている。それが宇宙という偉大な存在の下での小さな人間の有り様である。だがしかし、私たちには宇宙に匹敵する大きな可能性を体内に秘めている。人間の脳、それは無限の可能性を持つことにより、私たちはもう一つの宇宙を体内にもっていると言ってもいい。脳は私たちが認識できるもう一つの大宇宙である。宇宙であるが故にときには自分自身で何を考えているかがわからなくなるときもあるが・・・・

私たちは神にはなれないが、アインシュタインが求めた神の御心の理解に向けて一歩一歩ではあるが進んでいくことができる。今回の発見が世紀の大発見であることが確定され、その意味するところが早く解釈されることを希望している。



ニュートリノ(Wikipedia)

ニュートリノは電荷を持たず、のスピンを持つ。また、質量は非常に小さいが、存在することが確認された。光速より速い実験結果 [編集]

2011年9月23日CERNで特殊相対性理論に反し光速より速いという実験結果が発表された[4][5]。「国際研究実験OPERA[6] 」[7][8][9]のチームが、人工ニュートリノ1万6000個を、ジュネーブのCERNから約730km離れたイタリアのグランサッソ国立研究所に飛ばしたところ、2.43ミリ秒後に到着し、光速より60ナノ秒(1億分の6秒、ナノは10億分の1)速いことが計測された。1万5000回の実験ほとんどで同じ結果が示された[10]。これは環境の影響や考え得る測定誤差[11]をはるかに超える値である。たとえばSN 1987Aの観測では光とほぼ同時(発生源からの距離に比して)に届いたニュートリノしか確認されておらず、整合しない。未知の性質の発見を表しているかどうか注目されている。2007年に米国で同様の結果が発表されているが、誤差が大きかったという。OPERAチームは声明の中で「この結果が科学全般に与える潜在的な衝撃の大きさから、拙速な結論や物理的解釈をするべきではない」とし、検証を呼びかけた[12]。また、日本がスーパーカミオカンデで人工ニュートリノ飛行実験をしていることから、日本の実験結果も注目されている。



AstroArt 9月26日

光より速いニュートリノ? 驚愕の測定結果を精査へ
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【2011年9月26日 名古屋大学/CERN/Nature News】

日欧を中心とする国際研究グループの実験で、スイス~イタリア間で発射されたニュートリノのスピードが光速を超えるという測定結果が出た。現代物理学の前提となる理論では光より速いものはないとされており、また天文学上の観測結果とも食い違うために、困惑した研究者らは学界をあげての精査を行っていく構えだ。

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スイス・ジュネーヴ郊外の欧州原子核研究機構(CERN)で行われているニュートリノ(素粒子の一種)に関する実験で、730km離れた伊・グラン・サッソ国立研究所(LNGS)の検出器に向けて発射したニュートリノの到達速度が、光よりも約0.0025%だけ速いという驚くべき測定結果がでた。

OPERA(長基線ニュートリノ振動実験)と呼ばれるこの実験プロジェクトは、ミュー型ニュートリノがタウ型ニュートリノに変化(振動)する現象を研究するもので、名古屋大学などの国際研究チームが2006年から実施している。

実験の副産物として得られたこの結果は非常に衝撃的だ。もし真実とすれば、現代物理学のベースであり、「光速を超える物質は存在しない」とする「相対性理論」を根底から覆すことになる(注1)。またそれ以前に、ニュートリノが光より速いのであれば、1987年に観測された超新星爆発(注2)では実際の検出より何年も前にニュートリノが地球に到達していたはずだ。



毎日jp 9月26日

ニュートリノ:「衝撃的な結果」名大准教授ら講演

 光の速さより速く飛ぶ素粒子の一種、ニュートリノを観測したとする欧州研究機関の研究発表について、研究チームに参加する名古屋大教養教育院の小松雅宏准教授らが26日、同大(名古屋市)でセミナーを開催した。多くの研究者や報道陣が詰めかけ、現代物理学の前提を覆すかもしれない研究内容に聴き入った。

 セミナーのタイトルは「OPERA実験におけるニュートリノ速度の測定」。小松准教授は、スイス・ジュネーブ郊外にある欧州合同原子核研究所(CERN)の実験にメンバーの一員として加わった。発表によると、ニュートリノを加速器で打ち出し、約730キロ離れたイタリアの地下研究所で観測したところ、光より60ナノ秒(1ナノ秒は10億分の1秒)だけ速く到達していることが確認されたとしている。研究には、国内の専門家を含む11カ国30機関の160人が参加。1万5000回に及ぶ観測データ解析の結果、誤差を考慮しても光より速く飛んでいると23日に公表された。

 アインシュタインの特殊相対性理論では、質量を持った物質が光速を超えることはないとされる。




JIJICOM 9月26日

「否定できない結果」=何度も検証、公表に抵抗感も-名大グループ・超光速素粒子

 素粒子ニュートリノが光より速く飛ぶことを実験で観測したと発表した名古屋大学などの国際研究グループの研究者が26日、同大で記者会見し、測定結果への自信を示す一方、研究者として、物理学の常識を覆すかもしれない結果への戸惑いを口にした。

 研究グループメンバーの小松雅宏・同大准教授は「質量を持つ物体は光速を超えない」とされるアインシュタインの相対性理論と相反する結果に、「私自身も最初に見た時は間違いだろうと思った」と振り返る。

 「どこかに見落としがあるはず」。研究グループは今年3月から約半年間、外部の専門家も含めたさまざまな検証と議論を繰り返してきた。しかし、ニュートリノが光より速く到達したことを示す測定結果の「60ナノ(1億分の6)秒がどうしても消えない」。新発見の高揚感よりも、結果をどう受け止めるべきかという重い雰囲気が漂う中、小松准教授は「実験の事実として、このまま世に出さないわけにはいかない」と思うようになったという。



光速を超えた素粒子「ニュートリノ」

よくまとめられたブログである。これを読めばニュートリノのことはほぼ理解できるのでは。順次新しい情報が加えられていっています。

研究者らはなお今回の結果には慎重で、世界中の物理学者らに精査してもらおうと、同日ウェブサイト上に全データを公開することにした。結果が確認されれば、物理学における理解が根本から覆されることになるという。

4次元とは別の次元?

 理論物理学者は、ニュートリノの予想外の速さを説明するための新たな理論を構築する必要に迫られるだろう。

 先のビネトリュイ氏は、ニュートリノが4次元(空間の3次元+時間)とは別の次元への近道を見つけたのかもしれないと話した。「あるいは、光速は最速とわれわれが思い込んでいただけなのかもしれない」


      

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この記事へのコメント

伝右
2011年10月13日 12:00
slashdot 10月10日
光速超えのニュートリノ、原因は時計の同期にあり?

CERN (欧州原子核研究機構) が実験で計測したという光速超えのニュートリノについて、「光速を超えた」ように見えた原因は計測に使用した時計のシンクロにあるのではないかとする論文が発表された (arXiv:1109.6160v2、Nature News の記事、本家 /. 記事より) 。

光速超えのニュートリノを計測したのは、OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) というニュートリノ検出装置を使った実験。ニュートリノはスイスのジュネーブの CERN から、イタリアのグランサッソ研究所まで地下経由で 731 km の距離を飛ばされ、その時間が計測された。

ニュートリノの計測には、始点と終点にて 2 つの時計が必要となる。これらの時計は同じ衛星を使った GPS 信号を用いて同期されているが、この度発表された論文では重力の影響によって時計が異なる速度で時を刻んでいたのではないかとの説を唱えている。論文は、地球の中心からの距離の違いによって、始点である CERN の方が終点のグランサッソ研究所よりも重力が僅かに強いことに言及。このため CERN の時計は終点の時計よりも僅かに遅く進んでおり、この点が考慮されていなかった可能性について指摘しているとのこと。

なお、OPERA 実験チームは現在この分析を精査しているとのことである。
2011年11月19日 00:09
再試験でも「超光速」=GPS計測は変わらず―素粒子ニュートリノ・国際チーム
朝日新聞 - ‎2011年11月18日
素粒子ニュートリノが光より速く飛ぶことを実験で観測したと発表した国際研究グループ「OPERA(オペラ)」は18日、再試験や再解析でも同様に光より速いとの結果が出たと発表した。ただ、距離や時間の測定は前回と同じ全地球測位システム(GPS)などを使って ...
2011年11月22日 17:36
ロイター 2011年11月21日

 イタリアのグランサッソ国立研究所の研究チームは19日、素粒子の一種であるニュートリノが光より速く移動することを示す観測結果が得られたとしていた国際実験チームの報告に異議を唱える論文を発表した。

 イタリア国立核物理学研究所(INFN)や名古屋大や神戸大なども参加する国際実験チーム(OPERA)は9月、スイスのジュネーブ郊外にある欧州合同原子核研究所(CERN)から発射したニュートリノが、約730キロ離れたグランサッソ国立研究所の検出器に到達するまでの時間と距離を測定した結果、ニュートリノが光より60ナノ秒(1億分の6秒)速く進むことを観測したと発表。先週には、再実験でもそれを確認したとしていた。

 これに対し、グランサッソで同様の研究を行う別の実験チーム(ICARUS)は、「OPERAの実験結果における超光速の説明に反証する」内容を確認したする論文をウェブサイトで発表。2人の米著名物理学者が最近発表した研究内容に基づき、CERNから発射されたニュートリノは、ほんのわずかでも光速を上回るスピードで進んだとすれば到着時点でエネルギーのほとんどを失っているはずだが、ICARUSの測定では、光速で移動する素粒子とエネルギースペクトルが完全に一致したとしている。

 アインシュタインが1905年に発表した特殊相対性理論では、質量を持つものは光よりも速く移動できないとされた。OPERAの観測結果はこれに矛盾するもので、宇宙の成り立ちをめぐる定説を覆し、タイムマシンや異次元の存在も可能になるとして注目を浴びていた。
2012年02月24日 00:00

ニュートリノ 測定装置に欠陥 名古屋大「速度誤りの可能性」





2012年2月23日

 物質を構成する最小単位の素粒子「ニュートリノ」が光よりも速く動いたという実験結果について、疑問が見つかった。測定に使われた光ファイバーケーブルに緩みがあったという。国際研究グループの実験に参加する名古屋大大学院の小松雅宏准教授は「誤りだった可能性がある」と話した。ケーブルの緩みを直したうえで、五月に検証実験をする計画だ。

 グループはスイス・フランス国境の欧州合同原子核研究所から、七百三十キロ離れたイタリアのグランサッソ地下研究所に飛ばしたニュートリノの速度を測定。その結果、ニュートリノが光よりも一億分の六秒速く到達したとの結果を得た。

 昨年九月に測定結果を公表した後も誤りがないかを検証。時間を計測するために必要なグランサッソの衛星利用測位システム(GPS)受信機とニュートリノ検出器を結ぶケーブルの接続が緩んでいるのが見つかった。緩みの発生時期は分かっていない。

 緩みの結果、時間の調整がうまくいっていなかった可能性がある。小松准教授は「実験時にケーブルが緩んでいたかどうかも分からない。もう一度実験をしてみなければ、どのように実験結果に影響するのか分からない。逆にニュートリノがもっと速かった可能性もある」と話している。超光速のニュートリノが存在すれば「宇宙で最も速いのは光」とするアインシュタインの相対性理論と矛盾するため、国際的な検証が進められている。
2012年06月03日 00:15
産経ニュース 2012年6月2日

ニュートリノ「光より速い」撤回へ 名古屋大など国際チーム、再実験で差みられず

 素粒子のニュートリノが光より速く飛ぶとの実験結果を昨年9月に報告した名古屋大などの国際研究チーム「OPERA」が、再実験による検証に基づき「超光速」の実験結果を撤回する方針を固めたことが2日、分かった。京都市で開かれるニュートリノ・宇宙物理国際会議で8日に発表する方針。

 測定精度を上げた再実験を今年5月に実施した結果、ニュートリノと光の速さに明確な差は確認できなかったとみられる。関係者によると、今後さらに再実験を行う予定はなく、物理学の常識を覆す大発見かと騒がれた「超光速粒子」をめぐる議論は事実上、終結する見通しとなった。

 実験はスイス・フランス国境の欧州合同原子核研究所(CERN)から発射したニュートリノを、約730キロ離れたイタリアの地下研究所で検出。当初は光より60ナノ秒(ナノは10億分の1)早く届いたと報告され、質量を持つ粒子は光速を超えないとするアインシュタインの相対性理論に反する結果と注目された。

 その後、速度を計算する際の基準として使った地上と地下のGPS(衛星利用測位システム)時計をつなぐ光ケーブルの接続不良などが見つかり、測定精度が不十分だった可能性が浮上。対策を施し5月10日から23日まで再実験を行っていた。

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  • 光速超え 名大「衝撃的結果」

    Excerpt: いよいよタイムトラベルだな [おー!/]小難しい話しは専門家に任せるとして、通説じゃ光の速度超えられりゃ時間旅行が可能だってことなんだから、事実なら道が開けるかもってことだろ [?/]そうなりゃ必死に.. Weblog: 時々時事爺 racked: 2011-09-26 22:36
  • レイバン 店舗

    Excerpt: 質量のある素粒子ニュートリノが光速を超えた!! 光速になるだけでもビックリなのに、物理学の行方は?  伝右の日記・日々考えること感じること/ウェブリブログ Weblog: レイバン 店舗 racked: 2013-07-05 22:11
  • moncler japan

    Excerpt: 質量のある素粒子ニュートリノが光速を超えた!! 光速になるだけでもビックリなのに、物理学の行方は?  伝右の日記・日々考えること感じること/ウェブリブログ Weblog: moncler japan racked: 2013-11-27 02:55