از ماه سپتامبر، سرعت نوترینوها به یک مسئله بزرگ در میان فیزیکدانان تمام دنیا تبدیل شد اما آیا به راستی اولین نتایج به دست آمده از آزمایش "اپرا" چالشی بزرگ و واقعی برای فیزیک مدرن است؟

درصورتیکه تائید شود بله. این بدان مفهوم است که تا این لحظه درک درستی از آنچه که این اندازه گیریها می خواهد نشان دهد وجود ندارد. به بیانی دیگر، نتیجه آزمایش اپرا، اگر تائید شود، نظریه پردازان فیزیک مدرن را به تکاپو وا خواهد داشت.

پس از انتشار این نتایج، "رونالد فن البورگ"، فیزیکدان دانشگاه گرونیگن نشان داد که یک خطای محاسباتی در "جی. پی. اس" می تواند در خصوص سرعت نوترینوها توضیح دهد. به نظر شما پیشنهاد این محقق هلندی می تواند قابل اطمینان باشد؟

پس از انتشار پیش- چاپ آزمایش اپرا صدها تحقیق انجام شد که اعلام می کردند موفق به کشف یک "شکاف" در بررسیهای این آزمایش شده اند. اما در نهایت، هیچ یک از این تحقیقات نتوانستند کوچکترین خراشی در صحت کار اپرا ایجاد کنند. بهرحال، به اعتقاد همکاران آزمایش اپرا، مقاله رونالد فن البورگ کاملاً اشتباه است.

در هفته های اخیر، دانشمندان گرن ساسو و سرن به یک تائید در مورد سرعت نوترینوها دست یافتند. این تائید چه مسئله ای را بیان می کند؟

در ماه سپتامبر، همکاران اپرا نتیجه اولیه را اعلام و یک پیش- چاپ از آن را ارائه کردند که وضیعت اندازه گیری را نشان می داد. این پیش- چاپ هنوز به مرحله انتشار علمی نرسیده است. این کار زمانی به یک انتشار علمی تبدیل می شود که برای یک مجله معتبر علمی بین المللی ارسال شود. مجله مقاله را تنها پس از ارائه بررسیهای عمیق تر از سوی گروهی از دانشمندان مختلفی که آن را آماده کرده اند منتشر می کند. در مورد این نتایج، اپرا مقاله رسمی خود را به مجله JHEP (ژورنال فیزیک انرژی بالا) ارسال کرد. در این مقاله نه تنها بررسیهای اعلام شده ذکر شده اند، بلکه یک سری کامل از جزئیات و بررسیهایی که در ماه سپتامبر هنوز به دست نیامده بودند عرضه شدند. در واقع، تائید به معنی گزارشی از مجموع تمام آزمایشات مختلفی است که از سپتامبر تا نوامبر انجام شده اند. اگر جانب احتیاط را رعایت کنیم می توان گفت در صورتیکه خطایی در اندازه گیریها وجود داشته باشد این خطا باید خود را در گوشه ای از این کشف نشان بدهد.

آزمایشات ماه نوامبر درباره سرعت نوترینوها- این تصویر که از سوی موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا منتشر شده است توضیحاتی را در مورد آزمایش "نوترینوها از سرن به گرن ساسو" ارائه می کند. فاصله میان این دو مرکز تحقیقاتی 730 کیلومتر است. در آزمایش اول که در ماه سپتامبر انجام شد نوترینوها در بسته های بزرگی که طول هر یک از بسته ها 10.500 نانوثانیه و فاصله هر یک 50 نانوثانیه بود درحالی که در آزمایش دوم (نمودار سمت راست) طول هر بسته 3 نانوثانیه و فاصله آنها 524 نانوثانیه است.

چند روز پس از اعلام دوم، آزمایش "ایکاروس" (Icarus) نتیجه جدید آزمایش اپرا را در هاله از تردید قرار داد. به طوریکه به گفته این دانشمندان، به نظر نمی رسد که نوترینوها در طول سفر خود انرژی از دست بدهند و بنابراین نمی توانند از سرعت نور فراتر روند. آزمایش "ایکاروس" چگونه به این نتیجه رسید؟

آزمایش ایکاروس نتیجه آزمایش اپرا را رد نکرد. در حقیقت ایکاروس به سادگی اعلام کرد که طیف انرژی نوترینوها در اندازه گیریهای آنها هیچ شکل عجیبی را نشان نمی دهد. این عدم بدشکلی طیف انرژی در آزمایش اپرا نیز دیده شد. در اینجا این سئوال مطرح می شد که چرا توزیع انرژیک نوترینوها مورد بررسی قرار گرفت؟ دلیل این مسئله در کاری بود که پروفسور "اس. ال. گلاشو" (برنده نوبل فیزیک 1979) روز بعد از اعلام اپرا انجام داد. این فیزیکدان در یک مقاله پیش- چاپ نوشت که اگر نوترینوها فراتر از سرعت نور حرکت کرده باشند، بنابراین باید به روشی سریع انرژی از دست بدهند و به همین دلیل طیف انرژیک آنها باید بدشکل شود. اما تحقیقات دیگری که توسط سایر فیزیکدان نظری (جی. آملینو- کامیلا و دیگران) انجام شد، نشان داد موضوعی که پروفسور گلاشو مطرح کرده است نمی تواند کاملاً درست باشد. بنابراین تا این لحظه، توزیع انرژی نوترینوها یک موضوع ضد نتیجه اپرا به شمار نمی رود.

در حدود دو ماه قبل، برخورد دهنده تواترون در لابراتوار فرمی آمریکا خاموش شد، اما گفته می شود که این برخورد دهنده به خاطر کشفیات مربوط به سرعت نوترینوها می تواند دوباره آغاز به کار کند. اگر تواترون یا برخورد دهنده ژاپنی J-PARC یک تائید جدید را به دست آورند، به نظر شما واکنش جامعه علمی چه خواهد بود؟

به طور حتم تمام جامعه علمی در انتظار است که آزمایش "مینوس" در برخورد دهنده تواترون آمریکا از یک طرف و آزمایش T2K در ژاپن از طرف دیگر بتوانند تا سال آینده این اندازه گیریها را انجام دهند. اگر این اندازه گیریهای مستقل نتیجه اپرا را تائید کنند ما در مقابل خود با نتیجه ای روبه رو می شویم که مجموعه هایی از آزمایشات دیگر به علاوه بهمنی از ایده های نظری جدید را بر می انگیزد. دقیقاً به همین دلیل این کشف یک نتیجه غیرمنتظره است.

درحال حاضر، آزمایش بورکسینو (Borexino) در گرن ساسو درحال کار بر روی نوترینوهای خورشیدی است. آیا نوترینوهای کیهانی می توانند به نتایج آزمایش میان گرن ساسو و سرن کمک کنند؟

مطالعه سرعت نوترینوهای کیهانی بی شک مهم است چون این ذرات آسمانی تفاوت انرژی دارند و از فواصل بی نهایت دورتری می آیند. بنابراین ویژگیهای جنبشی متفاوتی با نوترینوهای شتابگرها دارند.

آیا یک تائید نهایی بدان معنی است که فیزیک مدرن باید پس از یک قرن به دنبال جانشینی برای فرمول معروف E=mc²  بگردد؟

صادقانه بگویم من دقیقاً نمی دانم تائید این نتیجه چه مفهومی خواهد داشت. بی شک هم به روی فیزیکدانان نظری و هم به روی فیزیکدانان تجربی یک دنیای وسیع کشف ناشده و ناشناخته های بسیاری گشوده می شود و این هیجان انگیزترین جنبه این موقعیت خواهد بود. از سوی دیگر، آن چیزی که می توان بدون سایه ای از ابهام گفت این است که نسبیت خاص حضور ذرات با سرعت فراتر از سرعت نور (تاکیونها) را پیشگویی نمی کند و در واقع این ذرات را مستثنی می کند. هنوز هیچکس تاکیونها را پیدا نکرده است. چه کسی می داند، شاید نوترینو بتواند اولین نمونه از آنها باشد.

__________________________

گفتگو: هدی عربشاهی