Основной задачей массивного 1 250-тонного детектора OPERA, расположенного в подземной Национальной лаборатории Гран-Сассо и сочетающего слои пластикового сцинтиллятора, свинца и ядерной эмульсии, всегда считалось обнаружение нейтринных осцилляций. Планируя эксперименты, физики рассчитывали на то, что им удастся проследить за "возникновением" таонного нейтрино в пучке мюонных (νμ). Результатов пришлось ждать довольно долго, но в июне прошлого года искомое тау-нейтрино всё же провзаимодействовало в детекторе.
Необходимый OPERA практически чистый пучок νμ со средней энергией в 17 ГэВ подготавливается приблизительно в 730 км (по прямой, проходящей сквозь земную кору) от Лаборатории Гран-Сассо. Источником частиц становится суперпротонный синхротрон Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), который разгоняет протоны до 400 ГэВ и подаёт их на графитовую мишень, где рождаются пионы и каоны. Эти заряженные мезоны направляются в километровый тоннель и в полёте распадаются с образованием нейтрино.
Экспериментальная схема OPERA прекрасно подходит и для оценки скорости движения νμ. Чтобы снизить погрешность таких измерений, в 2008 году в ЦЕРН и Лаборатории Гран-Сассо смонтировали идентичные системы, состоящие из GPS-приёмника и цезиевых атомных часов. По утверждению учёных, расстояние между фокусной точкой мишени суперпротонного синхротрона и началом системы отсчёта, связанной с OPERA, было определено с погрешностью всего в 20 см и составило 730 534,61 ± 0,20 м.
На обработку были отправлены данные, полученные в последние три года. За это время на мишень попало около 1020 протонов, а детектор OPERA зарегистрировал 16 111 событий.
Исследователей интересовали две связанные друг с другом величины: δt (разность времён прохождения дистанции, одно из которых рассчитывается для света в вакууме, а другое — измеряется опытным путём для νμ) и (v – c)/c, относительная разность скоростей мюонного нейтрино и света в вакууме. Как выяснилось, δt равна 60,7 ± 6,9 (стат.) ± 7,4 (сист.) нс; поскольку это значение положительно, нейтрино должны обгонять свет. Соответствующая величина (v – c)/c достигает •10–5, а статистическая значимость сигнала составила 6σ.
Интерпретировать этот неожиданный результат никто пока даже не пытался. Так как он явно противоречит общепринятым физическим теориям, коллеги учёных считают его следствием каких-то неучтённых систематических эффектов или ошибок, допущенных при измерениях или обработке информации. Возможно, на сегодняшнем семинаре в ЦЕРН, онлайн-трансляция с которого будет доступна всем желающим, сотрудники OPERA сумеют убедить часть скептиков.
Стоит добавить, что вероятное превышение скорости света в вакууме ранее уже наблюдалось в родственном OPERA эксперименте MINOS. Тогда речь шла об относительной разности (v – c)/c, равной (5,1 ± 2,9)•10–5, но значимость этого результата, полученного в 2007-м, была совсем низкой, и всерьёз он не рассматривался.
Главные темы