Posted tagged ‘CERN’

Vad hände med snabbare-än-ljuset-neutrinerna? Del 2

2 april, 2012

Ett av fjolårets största mysterier verkar ha fått sin lösning och (spoiler alert!) det verkar som om ”Einstein was right all along”.

I september 2011 gick forskare från CERN i Schweiz och OPERA-labbet i Italien ut med sensationella data, de hade skickat pulser av neutriner från CERN till OPERA och mätt hur snabbt dessa partiklar tog sig från punkt A till punkt B. När resultaten kom in visade det sig att neutrinerna hade lagt denna sträcka bakom sig snabbare än vad fotoner skulle ha gjort, något som går bjärt emot delar av Albert Einsteins minst sagt välkända relativitetsteori (som bl.a. innefattar att inget kan färdas snabbare än ljuset/fotoner). (Läs gärna mitt första inlägg ”Vad kan färdas snabbare än ljusets hastighet?” för en tillbakablick av hur jag och andra såg på fynden när de först presenterades)

De första resultaten både presenterades och mottogs på ett högst vetenskapligt sätt, och det har varit roligt att som vetenskapsintresserad se processen förverkligas. När forskarna först presenterade sina resultat var det inte genom att säga ”Einstein hade fel, vi har hittat något som färdas snabbare än ljuset! GE OSS NOBELPRIS!!!” utan ett mer sansat ”Vi har hittat något som, enligt våra experiment, ser ut att färdas snabbare än ljusets hastighet. Kan ni (andra forskare) kolla genom våra experiment, se om vi har gjort några fel, hjälpa oss att leta efter felkällor och försöka replikera våra experiment för att se om ni får samma resultat så att vi kan förstå resultaten och naturen bättre?”

I november samma år släppte ursprungsforskarna en ny rapport där de berättade att man hade försökt förbättra experimentets utförande för att se om resultaten fortfarande kvarstod efter den ursprungliga kritiken. Man fann även denna gång att neutrinerna kom fram till OPERA-detektorn liiite (60 nanosekunder, eller 0,000’000’06 sekunder!) snabbare än vad fotoner hade kommit fram. Samtidigt började andra forskargrupper kritisera teoretiska aspekter av resultaten där man bl.a. kollade på ljusspektrumanalyser av neutriner som inte stämde överens med hypotesen att de skulle färdas snabbare än ljusets hastighet, något jag skrev om i inlägget ”Vad hände med snabbare-än-ljuset-neutrinerna?”. Men ännu var inte den nya kontroversen löst: experimenten sa en sak, vetenskapens tidigare kunskap en annan.

Det visade sig, tyvärr, att lösningen på hela denna kontrovers var en glappande kontakt. Forskarna använde GPS-systemet för att synkronisera klockorna mellan de olika labben i Schweiz och Italien och den fiberoptiska kabel som skulle koppla samman GPS-signalerna med ”huvudklockan” i Italien. Någonstans i systemet verkar det som om en kontakt har varit glapp, något som enligt uträkningarna skulle ge en fördröjning på 60 nanosekunder som ger en ”snabbare-än-ljuset-hastighet” för neutrinerna. Läs mer i denna artikel i Nature vid intresse.

Forskare från ICARUS, ett labb som ligger i närheten av OPERA, bad CERN att skicka neutriner mot dem också och dessa neutriner lydde Einsteins råd och färdades med ljusets hastighet, varken mer eller mindre. Den ack så viktiga replikationen av ursprungsstudien visar alltså också på att den troligaste förklaringen är ett materialfel i de ursprungliga experimenten, än ett behov av att revidera relativitetsteorin (artikel från Nature).

I dag har nyheterna även nått svensk media där DN har en välskriven artikel i ämnet av Karin Bojs. Där rapporteras bl.a. om att två av de högsta cheferna för ursprungsexperimenten har valt att avgå från sina poster till följd av detta debakel, men läsaren ges också intressant input från professor emeritus Per-Olof Hulth vid KTH som diskuterar hur denna historia kan ses ur ett vetenskapligt perspektiv, vad som är ”bra” och ”dålig” vetenskap.

Avslutningsvis är jag personligen lite besviken över att dessa resultat visade sig bero på en glapp kontakt. Även om jag ser upp väldigt mycket till Albert Einstein hade det varit väldigt roligt att få vara med om mitt första stora paradigmskifte inom vetenskapen. Innerst inne trodde jag nog aldrig riktigt att detta skulle visa sig vara riktigt, men det hade varit väldigt spännande att se ett helt nytt forskningsfält öppnas upp om neutriner visade sig kunna färdas snabbare än ljusets hastighet.

På samma sätt är det med många andra icke-vetenskapliga uppfattningar. Som blivande läkare vore jag överlycklig om homeopati visar sig vara mer än bara vattnade placebopiller (billiga lösningar på all världens sjukdomar och åkommor!), som människa skulle jag känna mig tryggare om det fanns en kärleksfull gud som vakade över mig och resten av världen (även om Bibelns gud inte känns som den rätta för jobbet), och som son/pojkvän/bror/sonson/kompis/kusin/et.c. hoppas jag verkligen att det visar sig att man kan prata med sina döda anhöriga (eller att jag som död kan kontakta mina anhöriga och vänner). Vetenskapen handlar dock inte om att uppfylla våra egna önskningar, den handlar om att förstå verkligheten runtomkring oss. Att utöva vetenskaplig skepticism innebär inte att man är skeptisk mot vetenskap, det handlar om att man är vetenskaplig i sin skepticism mot påståenden av alla dess slag. Även om just den här ”upptäckten” inte visade sig leda till ny kunskap (utom att dubbelkolla alla kontakter!) så kommer i alla fall jag att ta med mig den här historien som ett mycket bra exempel på hur den vetenskapliga processen verkligen bör gå till :)

Vad hände med snabbare-än-ljuset-neutrinerna?

22 november, 2011

Höstens största uppståndelse i forskningsvärlden är utan tvekan när forskare vid CERN och OPERA i Genève respektive Gran Sasso rapporterade att deras experiment visade på neutriner som hade tillryggalagt sträckan mellan Genève och Gran Sasso snabbare än vad fotoner hade gjort (se mitt tidigare inlägg här). Vissa medier har hunnit utropa att neutriner visst färdas snabbare än ljuset, samtidigt som andra säger att det är omöjligt (DN och Reuters), så jag tänkte reda ut begreppen lite grann.

Den första artikeln i DN rapporterar om att samma forskarteam som gjorde den ursprungliga forskningen har försökt utesluta ett möjligt fel i den ursprungliga studien. De fick kritik eftersom de hade sänt relativt långa (tidsmässigt) pulser av neutriner från CERN utan att kunna veta exakt vilka neutriner som avlästes av OPERA-detektorn. Teorin gick att man kanske hade ”fångat upp” de neutriner som skickades tidigt i dessa pulser, samtidigt som man använde medelvärdet av tiden som neutrinerna skickades ut. Därför skickade man nu mycket kortare pulser, för att utesluta denna möjliga felkälla. Resultatet blev att det neutrinerna fortfarande kom fram 60 nanosekunder snabbare än ljuset skulle ha gjort, och DN:s rubrik löd därmed ”Nytt försök utfört: Neutriner färdas visst fortare än ljuset”. Med andra ord en kraftigt förenklad rubrik.

Reuters rapporterar istället om en annan studie från ICARUS-teamet, också i Gran Sasso, som hävdar att neutrinerna behöver förlora en avsevärd mängd energi ifall de färdas snabbare än ljusets hastighet. ICARUS-teamet har kollat på energispektrat från neutriner i deras egna försök och sett att dessa stöder en ”inte-snabbare-än-ljuset”-hastighet på neutrinerna. För den tekniskt kunniga finns denna nya artikel här.

Denna fråga är på intet sätt avgjord ännu. Den första studien (rapporterad av DN) utesluter en av många möjliga felkällor, men det finns redan många kvar att utreda och ett oberoende experiment som bekräftar deras fynd krävs för att idén ska kunna accepteras fullt ut. Att resultaten strider mot vad vi nu vet om fysikens lagar innebär inte heller att idén faller direkt, det krävs bara väldigt bra bevis för att idén ska accepteras. ”Extraordinary claims require extraordinary evidence”, såsom Carl Sagan så fint beskrev denna vetenskapliga princip.

Den felkälla som många tror är ansvarig för det ursprungliga resultatet är att mätningen av tiden inte är tillräckligt exakt. Eftersom hastigheten beräknas med sträcka/tid skulle ett för litet värde på tiden ge en för hög beräknad hastighet. Jag hoppas att både forskarna vid OPERA-detektorn, såväl som oberoende forskare, kollar närmare på detta och kommer fram till en slutsats snart, detta är riktigt spännande! Framförallt är det underbart att se en möjlig revolutionerande upptäckt gå igenom en riktig vetenskaplig process av granskning och ytterligare försök. Jag med all säkerhet få anledning att återkomma till detta ämne när nya rapporter kommer in.

För den som vill läsa mer rekommenderas Phil Plait’s blogginlägg med den mer rättvisande rubriken ”New experiment neither proves nor refutes FTL (faster than light) neutrinos”.

Vad kan färdas snabbare än ljusets hastighet?

23 september, 2011

Forskare på CERN (det supercoola labbet i Genève som jag besökte förra sommaren! :))  har gjort en studie som visar på en partikel som har färdats snabbare än ljusets hastighet (artiklar från DN och Science). Om detta stämmer så går det stick i stäv med en av grundteserna i Albert Einsteins relativitetsteori, att ljusets hastighet i vakuum är det snabbaste som något kan färdas. Om deras resultat verkligen stämmer så skulle detta revolutionera hela fysiken och innebära att alla världens fysiker skulle börja jobba 24/7 för att göra nya upptäckter kopplade till detta (kanske lite överdrivet, men ändå).

Det här känns som ett väldigt bra läge att tänka på ett välkänt citat från Carl Sagan

Extraordinary claims require extraordinary evidence

Som tur är så verkar detta vara precis vad forskarna tillämpar. Istället för att gå ut med en stor presskonferens och basunera ut att man har ”knäckt Einstein” så har man lagt upp sina resultat så att alla andra experter runtom i världen kan läsa, kommentera och kritisera resultatet. För det är inte så att de bara har gjort en enda mätning, utan de har mätt 16000 neutrinos under tre års tid. Man har skickat neutrinos från CERN i Genève till ett labb i Italien, 730 km bort. Resan för neutrinosarna tar ungefär 2,43 millisekunder, men det märkvärdiga är att i genomsnitt så tog sig neutrinosarna från CERN till det italienska labbet 60 nanosekunder snabbare (!) än om de hade varit fotoner i ett vakuum.

Hela internet har fyllts av spända förväntningar från vetenskapsnördar och forskare, där de flesta tror att det är något fel med resultaten, men många (om inte alla) hoppas att de stämmer. Jag lägger mig i samma läger, jag är inte beredd att tro på att något åker snabbare än ljusets hastighet i vakuum, men jag skulle välkomna det med öppna armar om resultaten säkerställs! :D

Fler länkar:

Själva artikeln (för den äkta nörden!)

Phil Plaits blogg (som jag själv följer slaviskt)

Artikel från Cosmos med kritik mot resultaten

XKCD:s ”take” på det hela

Sök efter hashtaggen #mundaneneutrinoexplanations på Twitter


Följ

Få meddelanden om nya inlägg via e-post.

%d bloggers like this: