Błędy systematyczne: czyli czy rozwiązano problem neutrin szybszych od światła?

ResearchBlogging.orgWyjątkowo odchodzę dziś od tematyki klimatycznej. Jednak nie całkiem bo problemy błędów systematycznych są jednymi z najbardziej podwyższających temperaturę dyskusji o globalnym ociepleniu. A pretekstem będzie głośny w ostatnim czasie problem neutrin szybszych od światła. Ze względu na niesamowitą wręcz precyzję pomiaru czasu wymaganą w tym doświadczeniu jest to świetny przykład na to jak ważne jest uwzględnienie każdego zjawiska mogącego wpłynąć na uzyskany wynik. Czyli właśnie tytułowych błędów systematycznych.

Moje podejście do błędu pomiarowego jest typowe dla fizyków. Przy pomiarze dowolnej wielkości zawsze mamy błąd [1] polegający na odchyleniu zmierzonej wartości od prawdziwej [2] losowo w dowolną stronę. Na przykład jeśli mierzymy linijką to zaokrąglamy uzyskane wyniki do całych milimetrów, bo taka jest podziałka linijki. Czyli raz zawyżamy a raz zaniżamy wynik. Ten typ błędu nazywamy błędem statystycznym. Statystycznym bo jego wielkość zależy od ilości pomiarów: im więcej razy mierzymy tym mniejszy błąd mamy.

Jednak z wielu powodów możemy mieć także błędy, które zawsze zawyżają lub zaniżają wynik. Na przykład obserwator mierząc linijką zawsze patrzy na nią nie pionowo a z lewej strony (bo jest praworęczny) i przez to zawsze zawyża wynik o jeden milimetr. Albo przykłada do początku mierzonego odcinka nie zero na skali linijki, a jej początek (to częsty błąd). Lub po prostu ma złą linijkę, która jest nieco za długa lub nieco za krótka w stosunku do standardu metra. Te wszystkie błędy to błędy systematyczne [3]. W pomiarach naukowych staramy się je zidentyfikować i skorygować.

Zatem mówiąc krotko: błąd statystyczny staramy się oszacować i podawać go jako niepewność pomiaru a błąd systematyczny staramy się znaleźć i wyeliminować. I tu dochodzimy do naszego przykładu.

Otóż niedawno badający neutrina naukowcy pracujący w projekcie OPERA ogłosili, że podróżują one z CERN-u pod Genewy do Gran Sasso we Włoszech minimalnie szybciej niż światło (poniżej schemat eksperymentu, wzięty z artykułu, który zainspirował mnie do napisania tego wpisu). Wynik ten byłby rewolucyjny dla fizyki (o czym zaraz) gdyby był prawdziwy. Jednak najpierw trochę wyjaśnień co do natury eksperymentu. Otóż neutrina to cząstki elementarne niezwykle słabo oddziałujące z materią. W wyniku tego przenikają one przez naszą planetę równie łatwo jak światło przez atmosferę. Na szczęście jednak Ziemia nie jest dla nich idealnie przeźroczysta, dzięki temu można je wykrywać. A eksperyment polegał na właśnie wykrywaniu we Włoszech neutrin (w specjalnym ich detektorze) wyprodukowanych 732 km na północny-zachód w wyniku zderzeń protonów pochodzących z akceleratora cząstek w CERN z metalową płytą. Protony te mają olbrzymie energie (czyli prędkości bliskie prędkości światła) co powoduje, że wyprodukowane neutrina będą miały również duże prędkości, niektóre prawie równe prędkości światła w próżni.

OPERA
Schemat eksperymentu OPERA

Do niedawna sądzono że neutrina, podobnie jak fotony, nie posiadają masy spoczynkowej i w związku z tym poruszają się dokładnie z prędkością światła. Teraz wiemy, że muszą one posiadać niewielką masę i w związku z tym podobnie jak inne cząstki podróżować muszą z prędkościami podświetlnymi. Wytłumaczyć to można na łonie szczególnej teorii względności i to na kilka sposobów, z których najbardziej popularny to argument iż obiekty o masie różnej od zera wymagałyby nieskończonej ilości energii na osiągniecie prędkości światła bo ich własna masa (relatywistyczna) także zwiększałaby się przy tym do nieskończoności.

Dlatego ogłoszony niedawno wynik, iż neutrina przebywały 732 km o 60 ns szybciej niż światło naruszałby szczególną teorię względności. Dla naukowca nie-fizyka może to nie brzmieć szczególnie rewolucyjnie. Cóż, teorie są od tego aby je falsyfikować, czyli starać się w nich znaleźć luki. Jednak szczególna teoria względności, teoria ogłoszona przez Einsteina w 1905 roku, wydaje się sprawdzona na tyle sposobów, że już chyba jest więcej niż “tylko” teorią. Nawet sam Karl Popper, autor koncepcji postępu nauki przez falsyfikowanie teorii przyznał na starość, w chwili słabości zapominając o falsyfikacji, że bomba atomowa dowodzi prawdziwości teorii względności.

Ale jest jeszcze gorzej. Obiekty z prędkościami nadświetlnymi nie tylko naruszają wielokrotnie sprawdzony gmach “relatywizmu” ale obalają same jego podstawy [4]. Bo jednym z założeń teorii względności jest to, że prędkość światła jest taka sama dla każdego obserwatora [5]. Inaczej mówiąc obserwatorzy poruszający się względem siebie nawet z prędkością nieomal równą prędkości światła i obserwując te same fotony (cząstki światła) zmierzą, iż poruszają się one względem każdego z nich z jednakową prędkością 300,000 km/s. To pozornie absurdalne założenie, wprowadzone przez Einsteina aby pogodzić prawa elektromagnetyzmu z mechaniką, okazało się wielokrotnie dokładnie zgodne z doświadczeniem (i przy okazji wyjaśniło słynne doświadczenie Michelsona-Morleya wykluczające istnienie eteru, o którym Einstein nie wiedział tworząc swoja teorię). Jeśli to założenie obalimy to obalimy dużą część współczesnej fizyki.

Oczywiście fizycy o niczym tak nie marzą jak o obaleniu dużej części fizyki. W końcu Nagrody Nobla nie dostaje się za potwierdzenie z dawna znanych faktów. Jednak tak mocne twierdzenia wymagają mocnych faktów eksperymentalnych. I tu dochodzimy do znaczenia błędów systematycznych.

Neutrina w tym eksperymencie dotarły do detektora, według ogłoszonych jego wyników, o zaledwie 60 nanosekund szybciej niż dotarłoby jednocześnie wysłane światło czyli o 1/40,000 prędkości światła szybciej niż samo światło (w próżni). A nanosekunda czyli jedna miliardowa część sekundy (10-9 s) to czas w jaki światło przebywa zaledwie 30 cm. Czyli neutrina wyprzedziły światło o 18 metrów. Stwierdzenie tego nie byłoby trudne gdyby neutrina naprawdę ścigały się z fotonami. Jednak to niemożliwe bo fotony nie przenikają przez góry (jedynie włoska minister nauki błędnie twierdziła, że neutrina leciały z Szwajcarii tunelem – gdyby istniał, byłby to najdłuższy tunel świata). A to komplikuje pomiar prędkości neutrin. Musimy bowiem niezależnie i niezwykle dokładnie zmierzyć odległość jaką neutrina przebywają i czas jaki im to zajmuje (prędkość to iloraz tych dwu wielkości).

Z odległością jest dość łatwo. Mamy przecież GPS-y, a odpowiednio długi pomiar stacjonarnym GPS-em daje błąd rzędu centymetra (jak mówiłem błędy statystyczne średniej są tym mniejsze im więcej danych). Sami autorzy twierdzą, że osiągnęli tu dokładność rzędu 20 cm. Gorzej jednak z pomiarem czasu. Wymaga on niezwykle dokładnej synchronizacji zegarów w Szwajcarii i we Włoszech. Ale i tu można się posłużyć GPS-ami. Mianowicie pobierać czas na początku i końcu trasy neutrin z tego samego satelity GPS. Oczywiście trzeba uwzględnić jego pozycję, wpływ atmosfery na prędkość sygnału radiowego płynącego z satelity  (tak, jest ona mniejsza niż w próżni!) itp. itd. Czyli wyeliminować multum możliwych źródeł błędu systematycznego.

I naukowcy z projektu OPERA, którzy nad tym pracowali, zbadali wszystkie możliwe jego źródła jakie im przyszły do głowy. Ich analiza była znacznie dokładniejsza niż w olbrzymiej większości artykułów naukowych. Jednak zmierzony efekt był niewielki a waga problemu fundamentalna. Dlatego zdecydowali się na krok rzadko stosowany. Zamiast wysłać artykuł do Nature (najlepszego czasopisma naukowego bo ranga odkrycia była naprawdę wysoka), ogłosili wyniki na konferencji prasowej oraz wysłali manuskrypt artykułu do repozytorium arXiv.org [6] z wyraźną prośbą aby ich wyniki zrecenzował cały świat naukowy. I zrecenzował.

Piszę o tym dlatego, że wydaje się całkiem prawdopodobne, że istnieje jednak niezauważone źródło błędu systematycznego, tłumaczące większość (jeśli nie cały) zmierzonego efektu. W dodatku źródło tak trywialne, że powinien je zauważyć nawet student fizyki. I to wynikające wprost ze szczególnej teorii względności (rzekomo w tym eksperymencie obalonej). Mianowicie chodzi o problem jednoczesności w różnych układach odniesienia poruszających się względem siebie.

Nawet wielu nie-fizyków wie zapewne, że szczególna teoria względności przewiduje “spłaszczenie” ciał (a właściwie całych układów odniesienia) poruszających się w kierunku ruchu (tzw. “skrócenie Lorentza”) i wolniejszy w nich upływ czasu (“dylatacje czasu”). To właśnie dzięki tym zjawiskom (zmianom długości linijek i prędkości chodzenia zegarków), prędkość światła mierzona w każdym z takich układów może być identyczna. W dodatku, co już pewnie wie mniej osób, dla każdego z obserwatorów to u tego drugiego czas płynie wolniej, a wszystko jest u niego spłaszczone (bo dla każdego to ten drugi jest w ruchu). Stąd właśnie “względność” czy “relatywizm” w nazwie tej teorii. Zapewne jednak jeszcze mniej osób wie, że wydarzania jednoczesne u jednego z takich obserwatorów nie są jednoczesne u drugiego. Jest to niezbędne aby obaj mogli opisywać w swoich układach odniesienia te same zjawiska. Względnie prosto to wyjaśnia tzw. paradoks samochodu i garażu (dokładnie opisany po angielsku np na tej stronie, z której też wziąłem użyte obrazki “garaży”).

W skrócie wyjaśnię to i ja. Powiedzmy, że do stojącego garażu o długości 4 metrów z drzwiami na obu końcach zbliża się z przyświetlną prędkością samochód o długości 6 metrów. Dla uproszczenia przyjmijmy, że ma prędkość tak wielką [7] iż jest skrócony relatywistycznie o połowę, czyli do 3 metrów. Jest zatem możliwe (teoretycznie) aby zdążyć za nim zamknąć pierwsze drzwi zanim otworzą się drugie, czyli, że przez chwilę zmieści się on w zamkniętym garażu (nad prędkością potrzebną do zamykania drzwi lepiej się nie zastanawiajmy, bo nie o to w tym ćwiczeniu chodzi).

Punkt widzenia garażu
Układ odniesienia garażu

Jednak w układzie odniesienia samochodu to garaż jest skrócony o połowę czyli ma 2 metry długości a samochód ma swoje “fabryczne” 6 metry długości. Czy jest zatem możliwe aby chociaż przez chwilę mieścił się w garażu? Oczywiście nie. Więc teoria względności ma lukę? Nie ma i to właśnie dzięki różnicy w jednoczesności w obu układach. W układzie odniesienia samochodu nigdy jedne i drugie drzwi nie są zamknięte równocześnie, gdyż dla samochodu i jego pasażerów tylne drzwi są już otwarte gdy przednie jeszcze się nie zamknęły (samochód wystaje przez chwilę z obu stron). Można to pokazać matematycznie ale tu ważne jest tylko to, że bez tego zjawiska relatywizm byłby wewnętrznie sprzeczną teorią.

Punkt widzenia samochodu
Układ odniesienia samochodu (uwaga: środkowego rysunku nie należy interpretować jako rozbijanie drzwi, jedne i drugie drzwi powinny być na nim narysowane jako otwarte)

Czemu o tym piszę? Bo naukowcy z projektu OPERA szukający błędów systematycznych popełnili dziecinny błąd zapominając o tym zjawisku. Mianowicie synchronizowali oni zegary przy pomocy czasu z satelity poruszającego się kilka kilometrów na sekundę i w dodatku (przypadkiem bo takie są orbity satelitów GPS) w tym samym kierunku co neutrina, z północnego zachodu na południowy wschód. Synchronizacja zegarów sygnałem z tego satelity oznacza jednoczesność w jego układzie odniesienia. A nie jest to system odniesienia związany z Ziemią, w którym mierzono prędkość neutrin. Różnica jest minimalna, dlatego nigdy przedtem nie miało to znaczenia. Jednak ta minimalna różnica to w tym wypadku 32 ns, czyli ponad połowa wykrytego efektu. Błąd ten wykryty został przez Ronalda van Elbruga z Uniwersytetu Groningen w Holandii, który również zamieścił swój manuskrypt na serwerze arXiv.org [8]

W dodatku van Elburg w swoim artykule sugeruje, że sposób (nie podany precyzyjnie przez autorów z projektu OPERA) w jaki korygowano czas “lotu” sygnału GPS z satelity mógł spowodować podwojenie tego efektu (czyli dodanie tego samego błędu drugi raz). Inaczej mówiąc “w najgorszym przypadku” całkowity błąd systematyczny powodował zaniżenie czasu przelotu neutrin o 64 ns. A to by znaczyło, że w rzeczywistości podróżowały one o 4 ns dłużej niż zajęłoby to światłu w próżni. Czyli wszystko zgodnie ze szczególną teoria względności.

Mój ulubiony uważny czytelnik powinien w tym miejscu spytać czy to rzeczywiście dowodzi, że projekt OPERA popełnił szkolny błąd. Tak naprawdę jeszcze nie wiemy. To zależy od szczegółów synchronizacji zegarów zastosowanej w projekcie. Jednak ponieważ nigdzie nie wspominali oni o uwzględnieniu relatywistycznego problemu jednoczesności to zapewne przynajmniej połowa ich “anomalii” już zniknęła. Być może nawet cała.  I w tym momencie chciałbym wrócić do błędu systematycznego. Otóż projekt OPERA stosował, inaczej niż ja, “nowoczesne” podejście i podał swoją nadwyżkę prędkości w stosunku do prędkości światła w próżni jako (2.48 ± 0.28 (stat.) ± 0.30 (sys.))×10−5. Czyli uwzględnili oni nie tylko symetryczny względem zmierzonej wartości błąd statystyczny to jeszcze spróbowali oszacować (zgodnie z najnowszą “modą”) także błąd systematyczny, również jako błąd symetryczny względem wyniku pomiaru. I tu rzeczywistość wystrychnęła ich na dudka. Jeśli van Elburg ma rację (a na to wygląda), to błąd systematyczny był znacznie wyższy niż wynikało z “metrologicznej” oceny, której wyniki podsumowano w Tabeli 2 ich manuskryptu.

Reasumując, czy zatem jeśli van Elburg ma rację to teoria Einsteina jest uratowana? Nawet lepiej. Jeśli to prawda, uzyskałaby ona nowe piękne potwierdzenie doświadczane. A my wszyscy lekcję o znaczeniu błędu systematycznego w doświadczeniu fizycznym.

[1] Współcześnie coraz częściej stosuje się nazwę niepewność zamiast tradycyjnej błąd. Jednak ponieważ nadal mówimy o błędzie statystycznym i błędzie systematycznym nie będę niepotrzebnie mnożył bytów i pozostanę przy słowie “błąd”.

[2] Fizyk oczywiście wierzy, że istnieje jakaś prawdziwa wartość mierzonej wartości (z dokładnością na jaką pozwala teoria kwantów, ale ona nie jest ograniczeniem w przypadku eksperymentów makroskopowych jak opisywany w tym wpisie). Inne poglądy zostawiamy filozofom bo i tak nie prowadzą one (i nie mogą prowadzić wręcz z definicji) do poznania realnego świata.

[3] Metrolodzy współcześnie często definiują ten rodzaj błędu inaczej i nazywają inaczej. Długo można by dyskutować dlaczego w zastosowaniach naukowych ich podejście, polegające na próbie raczej ustalenia jak wielki może być błąd systematyczny i dodania tej wartości z obu stron do błędu statystycznego jest często gorsze w praktyce od opisywanego przeze mnie (cały ten wpis jest na to przykładem) chociaż czasem jest to uzasadnione (np. tzw. “propagacja” błędu danych wejściowych). Piszę o tym bo komentarze do moich poprzednich wpisów zawierają już trochę dyskusji tego zagadnienia.
Dodane 29.10.2011: Na przykład w polskiej Wikipedii panuje całkowity bałagan w tej kwestii. Hasło niepewność pomiaru jest przepisana z jakiegoś podręcznika metrologii i nawet błąd systematyczny nazywa niepewnością systematyczną. Jednak link do “niepewności systematycznej” prowadzi i tak do hasła “błąd systematyczny“, która już napisana jest zgodnie z podejściem jakiego mnie nauczono na studiach fizyki i jakie przedstawiam w tym wpisie.

[4] Reich ES (2011). Speedy neutrinos challenge physicists. Nature, 477 (7366) PMID: 21956307

[5] Dokładniej dla każdego obserwatora w układzie inercyjnym czyli nie podlegającemu przyśpieszeniu, w tym także działaniu grawitacji. Takich obserwatorów Einstein “załatwił” 11 lat później ogłaszając Ogólną Teorie Względności ale w tym wpisie nie będziemy o tym mówić.

[6] The OPERA Collaboraton: T. Adam, N. Agafonova, A. Aleksandrov, O. Altinok, P. Alvarez Sanchez, S. Aoki, A. Ariga, T. Ariga, D. Autiero, A. Badertscher, A. Ben Dhahbi, A. Bertolin, C. Bozza, T. Brugiére, F. Brunet, G. Brunetti, S. Buontempo, F. Cavanna, A. Cazes, L. Chaussard, M. Chernyavskiy, V. Chiarella, A. Chukanov, G. Colosimo, M. Crespi, N. D’Ambrosios, Y. Déclais, P. del Amo Sanchez, G. De Lellis, M. De Serio, F. Di Capua, F. Cavanna, A. Di Crescenzo, D. Di Ferdinando, N. Di Marco, S. Dmitrievsky, M. Dracos, D. Duchesneau, S. Dusini, J. Ebert, I. Eftimiopolous, O. Egorov, A. Ereditato, L. S. Esposito, J. Favier, T. Ferber, R. A. Fini, T. Fukuda, A. Garfagnini, G. Giacomelli, C. Girerd, M. Giorgini, M. Giovannozzi, J. Goldberga, C. Göllnitz, L. Goncharova, Y. Gornushkin, G. Grella, F. Griantia, E. Gschewentner, C. Guerin, A. M. Guler, C. Gustavino, K. Hamada, T. Hara, M. Hierholzer, A. Hollnagel, M. Ieva, H. Ishida, K. Ishiguro, K. Jakovcic, C. Jollet, M. Jones, F. Juget, M. Kamiscioglu, J. Kawada, S. H. Kim, M. Kimura, N. Kitagawa, B. Klicek, J. Knuesel, K. Kodama, M. Komatsu, U. Kose, I. Kreslo, C. Lazzaro, J. Lenkeit, A. Ljubicic, A. Longhin, A. Malgin, G. Mandrioli, J. Marteau, T. Matsuo, N. Mauri, A. Mazzoni, E. Medinaceli, F. Meisel, A. Meregaglia, P. Migliozzi, S. Mikado, D. Missiaen, K. Morishima, U. Moser, M. T. Muciaccia, N. Naganawa, T. Naka, M. Nakamura, T. Nakano, Y. Nakatsuka, D. Naumov, V. Nikitina, S. Ogawa, N. Okateva, A. Olchevsky, O. Palamara, A. Paoloni, B. D. Park, I. G. Park, A. Pastore, L. Patrizii, E. Pennacchio, H. Pessard, C. Pistillo, N. Polukhina, M. Pozzato, K. Pretzl, F. Pupilli, R. Rescigno, T. Roganova, H. Rokujo, G. Rosa, I. Rostovtseva, A. Rubbia, A. Russo, O. Sato, Y. Sato, A. Schembri, J. Schuler, L. Scotto Lavina, J. Serrano, A. Sheshukov, H. Shibuya, G. Shoziyoev, S. Simone, M. Sioli, C. Sirignano, G. Sirri, J. S. Song, M. Spinetti, N. Starkov, M. Stellacci, M. Stipcevic, T. Strauss, P. Strolin, S. Takahashi, M. Tenti, F. Terranova, I. Tezuka, V. Tioukov, P. Tolun, T. Tran, S. Tufanli, P. Vilain, M. Vladimirov, L. Votano, J. -L. Vuilleumier, G. Wilquet, B. Wonsak, J. Wurtz, C. S. Yoon, J. Yoshida, Y. Zaitsev, S. Zemskova, & A. Zghiche (2011). Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam unpublished arXiv: 1109.4897v1

[7] Jeśli kogoś to interesuje to musiałby on mieć prędkość równą pierwiastkowi z trzech podzielonemu przez dwa i pomnożonemu przez prędkość światła – czyli około 260,000 km/s.

[8] Ronald A. J. van Elburg (2011). Time-of-flight between a Source and a Detector observed from a Satellite unpublished arXiv: 1110.2685v3

99 thoughts on “Błędy systematyczne: czyli czy rozwiązano problem neutrin szybszych od światła?”

  1. Dodam jeszcze, że Nature podaje tę samą wiadomość z podobnym do mojego komentarzem:
    http://www.nature.com/news/neutrino-experiment-replicates-faster-than-light-finding-1.9393

    OPERA expects the new result to rule out uncertainties due to duration of the proton pulses. But concerns about the experiment’s use of the Global Positioning System (GPS) to synchronize clocks at each end of the neutrino beam are unlikely to be as easily allayed.

    GPS, which was used in both the original and latest experiments, is previously untried in the field of high-energy and particle physics. Hagner adds that she would like to see the time measurement checked using another part of the OPERA detector.

    Natomiast livescience.com dodaje ciekawy cytat:
    http://www.livescience.com/17102-neutrinos-faster-light.html

    “One of the eventual systematic errors is now out of the way, but the search is not over. There are more checks of systematics currently under discussion, one of them could be a synchronization of the time reference at CERN and Gran Sasso independently from the GPS, using possibly a fiber,” said Jacques Martino, director of the National Institute of Nuclear and Particle Physics of French CNRS.

    Czyli wcale nie są tak pewni synchronizacji przy pomocy GPS jak twierdzą sami chociażby wyżej w tym samym artykule. Co ciekawe myślą o synchronizacji przy pomocy światłowodu. Gdyby dali na końcu lustro to teoretycznie mieliby idealną synchronizację: Zegar B ma czas taki jak zegar A jeśli w momencie odebrania przez B sygnału od A, zegar B pokazuje czas późniejszy od A w momencie jego wysłania o połowę czasu jaki światło podróżuje tam i z powrotem. Tak się w końcu synchronizuje zegary komputerów w Internecie (tylko zamiast fotonów wysyła się pakiety danych).

    Czemu synchronizacja w Internecie nie jest idealna? Bo istnieją opóźnienia na routerach i to zazwyczaj niejednakowe w obie strony. I niestety w praktyce podobny problem może dotknąć i synchronizację światłowodową. Mianowicie sygnał przy takiej odległości (1500 km tam i z powrotem) w światłowodzie musi być wzmacniany ze względu na niezerowy współczynnik osłabiania światła w szkle. A jakiekolwiek wzmacniacze na drodze fotonów oznaczają opóźnienia. I trzeba te opóźnienia znać. Czyli znowu zaczynają się schody…

  2. Może mogliby się synchronizować laserowo z odbłyśnika na Księżycu? Co prawda Księżyc też jest ruchomy, ale rusza się wolniej, więc efekt relatywistyczny będzie mniejszy. Poza tym chyba można by eksperyment tak zrobić, żeby w ogóle go wyeliminować.

  3. Niezły pomysł. Szczególnie, że można to robić w obie strony (strzelać z Szwajcarii i Włoch i mierzyć czasy powrotu sygnału w obu tych miejscach).

    Prędkość Księżyca nie dość, że jest stanowczo niższa ale jeszcze nie ma żadnego znaczenia, bo przecież nie bierzemy czasu z zegara księżycowego. W tym wypadku są tylko dwa zegary, oba na Ziemi, i trywialnie prosty problem geometryczny. Po prostu opóźnienie sygnału (zmierzona różnica czasu zegarów) wynika z dodania do siebie dwóch odcinków: Szwajcaria – Księżyc i Księżyc – Włochy, a oba są mierzalnie bezpośrednio jako czas opóźnień odbitego sygnału podzielony na dwa i przemnożony przez prędkość światła (korekta dla atmosfery jest też łatwa do policzenia). I tę właśnie różnicę można dla pewności sprawdzić w obie strony.

    Tylko jak im ten pomysł przekazać? 😉

  4. Też mi się wydawało na pierwszy rzut oka, że prędkość Księżyca nie ma znaczenia, ale nie byłem pewien – ostatni raz z relatywistyką w tej wersji miałem do czynienia jako student pierwszego roku – potem nigdy studentów tego nie uczyłem więc nie miałem okazji potrenować.

    Myślałem jeszcze o tym, czy nie udałoby się w ogóle wyeliminować konieczności rozwiązywania problemu geometrycznego.
    Jeżeli strzelamy w dwie strony po tej samej drodze, tylko w przeciwną stronę, to jeżeli sygnał przyjdzie w tym samym czasie, to znaczy, że wysłaliśmy go w tym samym czasie. Możemy w związku z tym z obu stron zrobić synchronizację w taki sposób.
    Amelia umawia się z Paolo, że chcą zsynchronizować zegarki.
    W tym celu o swojej godzinie 0 oboje strzelają laserami w Księżyc.
    W momencie odbioru sygnału od partnera strzelają jeszcze raz.
    Załóżmy, że Amelia ma zegar, który spieszy się w stosunku do zegara Paolo o 0.1s, a sygnał na Księżyc i z powrotem leci 2s (będzie trochę więcej, ale dla uproszczenia).
    Wtedy sekwencja w układzie Paolo będzie taka
    Amelia
    -0.1 S 2.0R, 2.0S 3.9R
    Paolo
    0.0 S 1.9R 1.9S 4.0R.
    Czyli Amelia wie, że sygnał od Paolo przyleciał po 2.1s a jej własny wrócił po 4s.
    Czyli wie, że czas lotu sygnału to 2s, w związku z tym zegarek Paolo, jest ustawiony o 0.1s później.
    Oczywiście można to dopracować, tak by ująć opóźnienia w aparaturze itd.
    Problem techniczny jest taki – zdaje się, że sygnały z odbłyśnika są bardzo słabe.

    A co do przekazania pomysłu – piszemy razem artykuł do arxiva?
    Mam wrażenie, że mamy co najmniej dwóch wspólnych znajomych, i że pracujemy 100 m od siebie w linii prostej, więc uzgodnienie szczegółów nie będzie trudne ;-).

  5. P.S. Poza tym zdaje się, że ci jestem winny piwo, więc będzie okazja.
    Dokładniej o ile pamietam (a można sprawdzić na blogu doskonale szarego, to ja ci jestem winien dwa piwa a ty mnie jedno, ale to wszystko jedno).

  6. A co do przekazania pomysłu – piszemy razem artykuł do arxiva?

    Jasne, że można by napisać jeśli uważasz, że sam ten pomysł wystarczy na artykuł. Ale to i tak Twój pomysł, nie mój. Mogę ci najwyżej zrobić wstępna recenzję przed wysłaniem.

    Mam wrażenie, że mamy co najmniej dwóch wspólnych znajomych, i że pracujemy 100 m od siebie w linii prostej, więc uzgodnienie szczegółów nie będzie trudne

    Znajomych mamy pewnie nawet więcej niż dwóch, ale chyba ciągle mylisz się co do mojego miejsca pracy 😉

  7. Artykuł jak artykuł. Jednostronicowa notka, która może zwrócić uwagę ludziom na taki pomysł. Oczywiście, to jest bardzo proste, wręcz elementarne. Więc pytanie – czemu oni na to od razu sami nie wpadli?

    Jeśli chodzi o miejsce twojej pracy to oczywiście nic nie wiem, tylko przypuszczam.
    Przypuszczam, że wiem kim jest whiteskies i jeśli się nie mylę, to miałem przyjemność go poznać a i on pewnie kojarzy mnie jakoś.
    A skoro wymieniasz z nim komentarze świadczące, o tym że znacie się doskonale, to przypuszczam, że pracujesz razem z nim w jednej instytucji.
    Oczywiście mogę się mylić w obu wypadkach ;-).

  8. Oczywiście mogę się mylić w obu wypadkach 😉 .

    Mylisz się w co najmniej jednym 😉

  9. Wspominałem wcześniej artykuł Cohena i Glashowa, którzy pokazali, że neutrina nadświetlne traciłyby energie przez emisje par elektron – antyelektron (analogicznie do promieniowania Czerenkowa).

    Otóż naukowcy z tego samego Gran Sasso ale z innego projektu ICARUS sprawdzili widmo energetyczne tej samej wiązki neutrin z CERN-u i nie stwierdzili tego efektu. Opublikowali zatem artykuł twierdzący, że neutrina lecące miedzy Genew i Gran Sasso nie mogą być nadświetlne.

    Pisze o tym TVN24 (ale strasznie mętnie)
    http://www.tvn24.pl/-1,1725237,0,1,eksperyment-icarus-neutrina-nie-sa-szybsze-od-swiatla,wiadomosc.html

    Już wolę The Register
    http://www.theregister.co.uk/2011/11/21/neutrinos_not_so_fast/
    Przynajmniej maja poczucie humoru. A ich uwaga na końcu, że nie ma lepszego spektaklu niz peer review robiona publicznie jest bezcenna.

    Ale dla hardcorowców liczy się tylko oryginalny artykuł:
    http://arxiv.org/abs/1110.3763v2

  10. Zauważ, że skoro już raz łamiemy relatywistykę, to nie możemy braku efektów przez nią przewidzianych używać do podważenia obserwacji.
    Może nowa fizyka (w którą osobiście nie wierzę ani trochę) jest taka, że neutrina są szybsze od światła ORAZ nie dają promieniowania Czerenkowa.

    Z drugiej strony, póki co nasz obraz świata jest niby bardzo spójny. Poza jednym maleńkim szczegółem – żeby się nam rachunki zgadzały musimy przyjąć, że nasz świat to jest raptem 5% tego co istnieje. A o naturze pozostałych 95% nie wiemy NIC.
    Więc gdzieś za rogiem siedzi zupełnie nam nieznana rzeczywistość. Jak u Platona w jaskini.

  11. Chwila, chwila. Abstrahując od tego, że krytykujesz nie byle kogo a noblistę Glashowa, jego wynik jest zupełnie niezależny od prawdziwości teorii względności bo pochodzi z kwantowej teorii pola. A kwanty jak wiadomo jak na razie nie są teorią relatywistyczną [1].

    Nawet gdyby względność musiałaby być poprawiona to i tak kwantowa teoria pola jest chyba najlepiej sprawdzoną doświadczalnie teorią w ogóle. Nie chce mi się szukać w sieci cytatu ale według podręcznika Kaku “Quantum field theory” chodzi o dokładność rzędu 10-8. A to o trzy rzędy wielkości lepiej niż rzekoma nadwyżka prędkości światła w tym eksperymencie.

    [1] Tu się trochę zagalopowałem bo kwantowa teoria pola jest zgodna przynajmniej ze szczególną teorią względności. Jednak nikt jak na razie nie podważa przekształcenia Lorentza, a argument o niezwykłej zgodności kwantowej teorii pola z doświadczeniem jest dodatkowym argumentem za tym, że to przekształcenie musi być prawdziwe również z bardzo dużą dokładnością.

  12. P.S. Skoro mylę się co najmniej raz to pewnie za daleko nam na piwo. Ale i tak artykuł można napisać. A pomysł powstał iteracyjnie.

  13. Ponieważ na froncie neutrinowym niewiele się dzieje dam linki do jeszcze paru artykułów, które próbują wytłumaczyć ten wynik (ale nie za pomocą błędu pomiarowego).

    (a) neutrina lecą na skróty przez dodatkowe wymiary, co przy okazji dałoby pierwszy dowód doświadczalny potwierdzający jakikolwiek aspekt teorii strun:
    http://arxiv.org/abs/1109.6354 oraz http://arxiv.org/abs/1109.6282

    (b) neutrina latają przez kulę ziemska szybciej niż przez próżnię, co tłumaczyłoby przy okazji dlaczego te z supernowej z 1987 roku były wolniejsze od światła:
    http://arxiv.org/abs/1109.6641

    (c) światło jest spowolnione przez ciemną materię a neutrina nie, a zatem neutrina latają bliżej “prawdziwej” prędkości światła (tej oznaczanej przez c w teorii względności):
    http://arxiv.org/abs/1109.6520

    (d) prędkość neutrin zależy od ich energii i/albo kierunku poruszania się w nowy i dotychczas nieznany sposób, co znów ma tłumaczyć dlaczego neutrina z supernowej zachowywały się “przyzwoicie”:
    http://arxiv.org/abs/1109.6296

    Jeśli któryś z autorów powyższych artykułów ma rację, to pewnie odbierze Nagrodę Nobla razem z dwoma szefami projektu OPERA (nagradzają w jednym roku maksimum trzy osoby). Jednak nie stawiałbym na to nawet 20 złotych. Ale jeśli już, to najciekawsza [1] jest propozycja (c), mówiąca ni mniej ni więcej, tylko że światło nie porusza się bynajmniej z prędkością, którą nazywamy prędkością światła 😉

    [1] Najciekawsza ale prawie na pewno nieprawdziwa, właśnie ze względu na neutrina z supernowej 1987a roku, które jakoś nie chciały być aż tak szybkie jak “prawdziwa” prędkość światła miałaby im pozwolić. Autor w/w artykułu próbuje tę zabójczą dla jego hipotezy trudność obejść wyrażając nadzieję, że z jakiegoś powodu neutrina w supernowej 1987a zostały wyemitowane… trzy lata po fotonach.

  14. Dzisiejszy (a dokładniej wg. daty jutrzejszy) Science ma artykuł na temat możliwych przyczyn tego wyniku.
    http://www.sciencemag.org/content/334/6060/1200.summary

    Artykuł jest typu dziennikarskiego ale cytuje wielu fizyków. Ogólny ton jest taki, że prawie na pewno jest w tym pomiarze jakiś gruby błąd. A poważnie można go będzie traktować jedynie jeśli inne laboratorium uzyska analogiczny wynik. W to jednak rozmówcy dziennikarza wątpią.

    Wymieniają wiele możliwych przyczyn, w tym oczywiście GPS. Rozmówcy autora sądzą jednak, że jest to pewnie jakiś głupi błąd “ludzki”. Ktoś na przykład zapisał opóźnienie w jakimś kablu czy urządzeniu elektronicznym błędnie jako 28 ns zamiast 82 ns. A takich opóźnień, które trzeba wziąć pod uwagę jest mnóstwo i pewne nie sposób znaleźć błędu “bez patrzenia członkom zespołu OPERA przez ramię”.

    Ciekawy jest też ich ostateczny wniosek z powyższego. Zapewne nigdy nie dowiemy się co OPERA zmierzyła źle. Po prostu ich wyniku nikomu nie uda się powtórzyć ale błędu w pomiarze nie uda się znaleźć. Historia fizyki zna wiele takich niepowtarzalnych ale nigdy nie wyjaśnionych wyników.

  15. W Twoim tekście piszesz:
    “…Teraz wiemy, że muszą one (neutrina) posiadać niewielką masę i w związku z tym podobnie jak inne cząstki podróżować muszą z prędkościami podświetlnymi.”
    Moje pytanie: – a skąd to wiemy(!) o tych neutrinach?

    Pozdrawiam Tadeusz Tumalski

  16. Wiemy że neutrina maja masę bo potrafią zmieniać swój rodzaj (neutrina są trzech rodzajów: elektronowe, mionowe i tauowe). Są to tak zwane oscylacje neutrin przewidziane przez teorię kwantów. Jednak gdyby miały masę spoczynkową równą zeru to czas by musiałyby się poruszać z prędkością światła jak fotony i czas by dla nich nie płynął. A w takim przypadku z oscylacji nici.

    Popularnie o neutrinach, między innymi o tym odkryciu można poczytać tu:
    http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/PhysicsWorld.pdf

    Inna dobra strona o masie neutrin:
    http://physics.princeton.edu/borexino/nu-mass.html

    Zacytuję jeszcze ładny kawałek z pierwszego z powyżej zlinkowanych tekstów:

    I was at the conference in Takayama, near Kamioka, in 1998 when the SuperKamiokande collaboration announced the first evidence for neutrino mass. It was a moving moment. Uncharacteristically for a physics conference, people gave the speaker a standing ovation. I stood up too. Having survived every experimental challenge since the late 1970s, the Standard Model had finally fallen. The results showed that at the very least the theory is incomplete.

  17. Ładnie to ująłeś “z oscylacji nici…”.
    Trochę utyka tylko Twoja argumentacja, że dowodem na masę neutrin jest to, że ktoś twierdzi, że ma dowód.
    “Argumentacja neutrinowa” jest dokładnie odwrotna:
    masę neutrin wprowadzono dlatego, że liczbowy bilans trzech rodzajów próbuje się wytłumaczyć oscylacjami.
    Albo mówiąc inaczej bilans neutrin koryguje się tak samo jak plan pięcioletni na końcu roku, w grudniu.
    Masę neutrin wprowadzono więc tylko dlatego, że oscylacje bezmasowych neutrin nie byłyby możliwe.
    Prof. Til Kirsten z MPI Heidelberg pisze w opracowaniu do projektu GALEX:
    “…Ze względu na na ekstremalną (dużą) zależność od temperatury strumienia neutrin 8B wystarczyłoby zmniejszyć centralną temperaturę Słońca z 15,6 do 14,7 Miliona stopni, żeby trzykrotnie zredukować strumień neutrin 8B…”

    Jak myślisz, na ile godne zaufania są dzisiejsze wyobrażenia o wnętrzu Słońca?
    Jako przyczynek do przemyśleń zerknij do Wielkich Pytań (BQ), które kiedyś stały na stronie NASA,

    http://independent.academia.edu/TadeuszTumalski/Teaching/30833/The_Big_Questions

    Teraz te BQ zostały rozmyte do szukania czarnego kota w ciemnym pokoju.

    Pozdrawiam

    Tadeusz

  18. Oscylacje neutrin zostały bezpośrednio zaobserwowane w eksperymentach na Ziemi. Wytłumaczenie niedoboru neutrin słonecznych to był jedynie dodatkowy “bonus”. Bo oczywiście masz rację, że niepewności do do fizyki reakcji jądrowych w Słońcu wydawały się w swoim czasie łatwiejszym wyjaśnieniem tego niedoboru.

    Chyba nie czytałeś stron, które zlinkowałem. Bo gdybyś przeczytał wiedziałbyś, że niedoboru neutrin słonecznych już nie ma. Od czasu gdy eksperyment SNO zaczął mierzyć wszystkie trzy typy neutrin ich ilość przychodząca ze Słońca zgadza się z teorią. To link do strony projektu BOREXINO, który już podawałem:
    http://physics.princeton.edu/borexino/nu-mass.html
    A to ich artykuł naukowy z 2007 roku:
    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269307011732 i preprint (dostępny dla wszystkich):
    http://arxiv.org/abs/0708.2251
    A powyższy wynik w połączeniu ze zmierzoną ilością neutrin elektronowych tych produkowanych w Słońcu) jest silnym dowodem na istnienie oscylacji czyli masy neutrin.

    Jednak ostatecznym dowodem jest zaobserwowanie oscylacji bezpośrednio eksperymentach na Ziemi (wiemy co produkujemy, a dostajemy inne neutrina). A ponieważ zrobiono to w roku 2010 właśnie w projekcie OPERA to polecam ich Press Release:
    http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR08.10E.html

  19. Do wyliczenia naszej “produkcji” CO2 należy policzyć ile wszystkie kraje łącznie spaliły ropy, węgla i gazu, ile wyprodukowały cementu (też źródło CO2). A używa się tu danych zarówno o wydobyciu jak i o handlu tymi substancjami. A ze zdjęć satelitarnych można ocenić ile lasów wycięto (to też wchodzi do kategorii “źródła” – to taka konwencja ale powszechnie przyjęta).

    I to robiono. Najbardziej znany artykuł w tej kwestii to Andres i inni 1999 (w Tellus B) z danymi do roku 1950 oraz najnowszy jego “sequel” czyli Andres i inni 2011 (dane od 1950). Ale są oczywiście i inne szacunki.

    Niepewność tych ocen szacuje się na 20% dla danych sprzed 1950 roku i 6% po nim.

  20. Dodam jeszcze ze wszystkie informacje dotyczące emisji, produkcji, pochłaniania e.t.c są dostępne o jedno klikniecie myszki w otwartej bazie danych Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) której siedziba jest w słynne laboratorium Oak Ridge National Laboratory:
    http://cdiac.ornl.gov/
    Tam tez różne podsumowania, analizy i coroczne bilanse.

  21. Dzięki za breaking news. Ja to usłyszałem dziś rano z radia jako “źle podłączony kabelek spowodował błąd”, Powoływali się na Science i tam rzeczywiście na stronie jest taka wersja. Natomiast tren bardziej rzeczowy tekst z bloga Nature jest rzeczywiście dokładniejszy. Okazuje się , że był źle podłączony kabelek do odbiornika GPS-u i problem z interpolacją sygnału GPS.

    But according to a statement OPERA began circulating today, two possible problems have now been found with its set-up. As many physicists had speculated might be the case, both are related to the experiment’s pioneering use of Global Positioning System (GPS) signals to synchronize atomic clocks at each end of its neutrino beam. First, the passage of time on the clocks between the arrival of the synchronizing signal has to be interpolated and OPERA now says this may not have been done correctly. Second, there was a possible faulty connection between the GPS signal and the OPERA master clock.

    Czyli jednak GPS. W konsorcjum OPERA badają problemy i na razie nie podają ilościowo błędu ale ja czuję się usatysfakcjonowany, szczególnie jeśli się rzeczywiście okaże, że przyczyną tej “złej interpolacji” było nie uwzględnienie wszystkich efekty relatywistycznych przy próbie obalenia teorii względności.

    Ogólnie jest to klęska metrologów jacy ponoć kierowali tym eksperymentem i ich podejścia do błędów systematycznych. Bo jak podejrzewałem już w moim wpisie na ten temat był to gruby błąd systematyczny, a każdy prawdziwy fizyk wie, że takie należy identyfikować i usuwać a nie próbować oszacować na metrologiczne oko i traktować jako niepewność pomiaru.

    Edit: Że mam rację co do metrologów to najlepiej dowodzi cytat z jednego z naukowców projektu wg. artykyłu z MSCNS
    The sources I contacted via email declined to be identified because they weren’t authorized to speak in advance of Thursday’s scheduled statement. One of the scientists said the glitches should not be characterized as “errors,” but instead as “nasty instrumental effects.”
    No bo przecież według nich nie ma czegoś takiego jak błędy pomiarowe – są tylko niepewności i (jak widać) “efekty instrumentalne”.

    Czyli Nobla z tego nie będzie. Dodam tylko, że mottem do dzisiejszych wieści wydaje mi się zakończenie wiersza Czechowicza pod tytułem “Przemiany“, którego nie ma w wersji śpiewanej przez Grechutę i później Turnaua (jako “Motorek”):

    przez zepsucie się małej sprężynki
    spadłeś piękny meteorze
    na zupełnie inną planetę

  22. Konsorcjum OPERA przyznało się do dwóch problemów jakie wpłynęły na jakość ich danych: złego “oscylatora” który mógł zawyżyć czas lotu neutrin (sprawiając wrażenie, że są wolniejsze) i wadliwego podłączenia, które mogło mieć efekt odwrotny.

    Oto link do ich oświadczenia:
    http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html

    W sumie stawia to pod dużym znakiem zapytania wyniki o nadświetlanych cząstkach – metrolodzy powinni zwiększyć co najmniej kilkukrotnie swoje oceny niepewności, co spowodowałoby, że wynik przestanie być istotny statystycznie. Normalni fizycy po prostu stwierdzą, że ten eksperyment trzeba powtórzyć i to najlepiej w innym laboratorium.

    Ale ja już się wszystkim radzę po woli żegnać z nadziejami na “zagięcie” Einsteina.

  23. Polecam tekst z The Economist jako przykład dobrego dziennikarstwa naukowego:
    http://www.economist.com/blogs/babbage/2012/02/neutrinos

    Tzn. niby nic nadzwyczajnego: streszczenie press release konsorcjum OPERA, wspomnienie kto o tym pierwszy napisał i prawidłowe (w przeciwieństwo do pewnego znanego fizyka polskiego – przynajmniej w wersji raportowanej przez prasę) co z tego wynika dla prawdziwości szczególnej teorii względności.

  24. Nie chciałem pisać o kogo chodzi bo szanuję prof. Turskiego jaki specjalistę w jego dziedzinie. I dlatego nie do końca mogę uwierzy, że on uważa ruch obiektów obdarzonych masą spoczynkową z prędkością ponadświetlną za zgodny ze szczególną teorią względności. Na pewno nie jest to pogląd mainstreamowy.

    A ponieważ wywołano już nazwisko prof. Turskiego to dodam, że absolutnie nie mogę mu wybaczyć jego stwierdzenia (o ile media go nie przekręciły) sprzed dwóch lat, że wie czy jest globalne ocieplenie bo ma termometr za oknem. Fizyk takich bzdur nie powinien mówić nawet żartem. Globalne to znaczy ogólnoświatowe i żaden pomiar punktowy nie da nam średniej dla całej planety.

    EDIT: Dokładnie było to w III Programie Polskiego Radia dwie zimy temu. Link jest tutaj:
    http://www2.polskieradio.pl/_files/20061104132927/2009121809241507.mp3
    Na samym końcu prof. Turski mówi (zapewne żartem): “Jak ktoś z Państwa słyszał o globalnym ociepleniu to teraz mamy -12C”. Mimo, że cytowałem go wyżej z pamięci niezbyt dokładnie to nadal nic nie zmienia. Te -12 C, jak rozumiem o zimowym świcie w Warszawie nie mówią nic o globalnej temperaturze tego samego dnia, nie wspominając już o miesiącu czy roku.

    W gruncie rzeczy to tak jakby powiedział: “Jeśli ktoś słyszał o średniej gęstości Wszechświata to moja wynosi 1 gram na centymetr sześcienny”. To prawda, ale co z tego?

  25. @ktos
    Fakt ze ma rację w wielu wypadkach nie świadczy ze ma racje zawsze…. Ja prof. Turskiego cenię, jako student (bardzo dawno temu) miałem przyjemność uczestniczyć w świetnych zajęciach prowadzonych przez niego, czapki z głów przed Centrum Nauki Kopernik. Jednak później sam się z nim wielokrotnie spierałem i widziałem spory innych. I bynajmniej, racja nie zawsze była po jego stronie, a argumenty których używał nierzadko były demagogiczne. To człowiek z dużym temperamentem i bardzo ostro broni swoich racji. Jest to zaletą gdy racja jest po jego stronie, często wadą gdy racji nie ma. A nawet profesor (wiem to po sobie) monopolu na rację nie ma.

  26. Oczywista oczywistość że monopolu na racje nikt niema .Natomiast racje swoje trzeba bronić a i czasem do błędu przyznać się , zachowywać równowagę i będzie dobrze .

  27. Święta prawda, z tym, że równowaga w kwestii prawdy nie zawsze leży pośrodku.

    Ewolucja nie tłumaczy powstania połowy gatunków, Wszechświat nie powstał w Wielkim Wybuchu jedynie w rejonach co drugiego gwiazdozbioru, a gazy cieplarniane nie działają jedynie co drugi rok.

  28. Jeszcze o neutrinach. Oto inny zespół z CERN, o nazwie ICARUS powtórzył eksperyment zespołu OPERA i żadnych szybszych od światła neutrin nie stwierdził. Oto ich artykuł
    http://arxiv.org/abs/1203.3433

    Co ciekawe w tym konsorcjum są aż trzy polskie instytuty, stąd tyle polskich nazwisk w składzie autorów.

    Jest to polski sukces, o którym powinno być głośniej. Może teraz gdy wspomniał o tym tygodnik Nature nasze media też to zauważą:
    http://www.nature.com/news/neutrinos-not-faster-than-light-1.10249

  29. To jest coraz zabawniejsze. Wg. dzisiejszego Science:
    http://www.sciencemag.org/content/335/6075/1422.1.full.pdf

    Antonio Ereditato of University of Bern, who is a spokesperson for the OPERA team, says “the result from ICARUS is well in line with our recent findings about a possible malfunctioning of some components of the experimental apparatus”

    Słowem: Odkrycie zespołu OPERA potwierdzone! Z tym, że chodzi o odkrycie, że źle wciśnięty kabelek zmienia prędkość neutrin 😉

  30. Czemu znów zmieniłeś login? Poza tym komentujesz nie pod tym wpisem co trzeba.

    I w dodatku niezbyt wiadomo o czym.

  31. Ciekawy jest komentarz w New York Times o nadświetlnych neutrinach:
    http://www.nytimes.com/2012/03/27/science/the-trouble-with-neutrinos-that-outpaced-einsteins-theory.html

    Warto zobaczyć już choćby z uwagi na rysunek 😉

    A tak poważnie, to artykulik ten zawiera ciekawy komentarz do zdania Eddingtona: “No experiment should be believed until it has been confirmed by theory.” . Bo to na pozór absurdalne twierdzenie, że nie należy wierzyć w eksperyment jeśli nie popiera go teoria ma głęboki sens. Chodzi o to, że nie należy wierzyć w wynik eksperymentalny bez zrozumienia jego kontekstu. Co z niego wynika? Czy nie prowadzi do sprzeczności z innymi wynikami doświadczalnymi? Czy istnieje w ogóle jakakolwiek niesprzeczna teoria tłumacząca taki wynik?

    W przypadku neutrin szybszych od światła, cytowany już tu noblista Glashow powiedział, że jedyna teoria pasująca do tego wyniku to możliwość, że neutrina przestrzegą praw przyrody w Szwajcarii ale przekraczają dozwoloną prędkość po minięciu granicy Włoskiej.

    A artykuł w NYT, z którego zaczerpnąłem także ten cytat, raczę przeczytać.

  32. Profesor Antonio Ereditato, szef konsorcjum OPERA, odpowiedzialnego za rzekomo szybsze od światła neutrina podał się właśnie do dymisji. Chociaż nie podano przyczyn, myślę że są one oczywiste.

    Może nigdy nie dowiemy się czy to rzeczywiście był luźny kabel (jak podano miesiąc temu) czy nie uwzględniono wszystkich poprawek relatywistycznych (jak ja sądziłem) ale wydaje się, że nadświetlne neutrina są już historią, szczególnie po wynikach konkurencyjnego zespołu Icarus. Morał z mojego wpisu, na temat istotności błędów systematycznych, ewidentnie jest aktualny.

    Trzy teksty na temat dymisji Erediato (jeden po polsku i dwa po angielsku):
    http://www.tvnmeteo.pl/informacje/ciekawostki,49/polecialy-glowy-za-neutrina-szybsze-od-swiatla,40018,1,0.html
    http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/superluminal_neutrinos_opera_spokesperson_resigns-88534
    http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-17560379

    I jeszcze cytat z ostatniego z nich:

    Sandro Centro, co-spokesman for the Icarus collaboration, said that he was not surprised by the result.

    “In fact I was a little sceptical since the beginning,” he told BBC News at the time.

    “Now we are 100% sure that the speed of light is the speed of neutrinos.”

  33. “Now we are 100% sure that the speed of light is the speed of neutrinos.”
    To przecież nie jest prawda. W istocie neutrina są przecież odrobinę wolniejsze od światła, jako cząstki obdarzone masą.

    A przy okazji – w komentarzach pod notką z Science 2.0 udzielał się Lubos Motl, znany klimatyczny “sceptyk”. Gdyby tak zechciał zastosować do siebie standardy, których wymaga od innych.

  34. @pohois

    Masz 100% racji. To stwierdzenie to skrót myślowy i to na dwóch różnych poziomach (nic w nauce nie jest 100% pewne).

    Ale media takie właśnie stwierdzenie łykają najchętniej.

    PS. A co do Motla to jest on naprawdę żałosny. Widać, że ma głęboki kompleks na punkcie Smolina, o którym pisze tam gorsze rzeczy niż te za które wyleciał z Harvardu. Teraz wściekło go (trudno to inaczej nazwać), że Smolin jest jednym z autorów pracy pokazującej jak można tak zdeformować przekształcenie Lorentza aby ponadświetlne neutrina (gdyby istniały) nie wzbudzały promieniowania Czerenkowa (co postulowali Cohen i Glashow, o czym już pisałem).

    A tu jest artykuł, który tak wzburzył Motla: http://arxiv.org/abs/arXiv:1110.0521
    Co ciekawe ma polskiego współautora, Jerzego Kowalskiego-Glikmana z Uniwersytetu Wrocławskiego.

  35. Dzisiejsze Science podaje, że dodatkowo poda się do dymisji główny fizyk konsorcjum OPERA, Dario Autiero:
    http://news.sciencemag.org/scienceinsider/2012/03/leaders-of-faster-than-light-exp.html

    Okazuje się, że dymisje spowodowane zostały głosowaniem szefów grup wewnątrz konsorcjum nad wotum nieufności dla kierownictwa. Spośród nich 16 głosowało za odwołaniem kierownictwa, a 13 przeciw (kliku się wstrzymało). Formalnie do ich odwołania potrzebne było 2/3 głosów ale pomimo to Ereditato podał się do dymisji kilka minut po głosowaniu, natomiast Autiero dopiero dzisiaj.

    Aż nieco przykro czytać te “krwawe szczegóły” katastrofy, która spotkała projekt OPERA, dotychczas znany z kilku dość ważnych odkryć. Z drugiej strony nie sądzę aby dymisje były całkiem niezasłużone. OPERA miała dość czasu aby sprawdzić czas przebiegu sygnału przez światłowody. Nie zrobili tego ani przed ogłoszeniem wyniku, który mógł obalić teorię względności, ani przez prawie pół roku po tym. A tego naprawdę nie potrafię zrozumieć.

  36. Prasa naukowa ciągle się interesuje kwestią tego nieudanego odkrycia. Dziś Nature we wstępniaku broni szefów konsorcjum OPERA, pisząc, że nie mają się czego wstydzić mimo porażki. Ja już wyrażałem odmienna opinię (uważam, że za długo czekali ze sprawdzeniem światłowodów) ale zgadzam się, że żadnej infamii tu nie było.

    I zacytuję ostatni paragraf artykułu bo jego ogólne przesłanie jest jak najbardziej słuszne:
    The no-confidence vote and resignations are a matter for the collaboration’s internal processes, and have no bearing on the quality of the collaboration’s science. But beyond OPERA itself, scientists should celebrate the way in which the results were disseminated and the findings ultimately refuted. The process was open and deliberate, and it led to the correct scientific result. In an era in which politics, business and celebrity fixate on spin, control and staying on message’, OPERA’s rise and fall make science stand apart. The message here is that scientists are not afraid to question the big ideas. They are not afraid to open themselves to public scrutiny. And they should not be afraid to be wrong.

  37. Jeszcze o obłędnych pomysłach związanych z neutrinami. Forbes (czasopismo finansowe) proponuje użycie neutrin do… przyśpieszenia automatycznych transakcji giełdowych dokonywanych na odległość.:
    http://www.forbes.com/sites/brucedorminey/2012/04/30/neutrinos-to-give-high-frequency-traders-the-millisecond-edge/

    Na szczęście nie chodzi tu o neutrina szybsze od światła. Ale badania nad nimi były zapewne natchnieniem dla autorów pomysłu. Chodzi i to, że neutrina wędrują na wprost, poprzez Ziemię, a fotony muszą podróżować dookoła (światłowodami lub poprzez satelity). Ma to dać 44 milisekundy “oszczędności” na drodze z Sydney do Londynu.

    A dlaczego obłędny? Bo autorzy pomysłu chyba nie zdają sobie sprawy, jak trudno jest zarejestrować neutrino. Zatem nawet przy użyciu dużego synchrotronu do generacji neutrin założenie, że w danym momencie neutrina nie są wysyłane (“sygnał zerowy zamiast jedynkowego”) będzie prowadził do mnóstwa fałszywych pozytywnych “zer”, chyba że będą te sygnały nadawali tak powoli, że o jakimkolwiek wyprzedzeniu światłowodu nie ma mowy. Tzn. mała przepustowość kanału neutrinowego sprawi, że wiadomości nim przesyłane nie będą nadal nadawane gdy konkurencyjny sygnał światłowodowy okrąży Ziemie dwa razy 😉

    Nie mówiąc już o tym, że cyklotron musiałby być zainstalowany w dziwnej pionowej pozycji (jak “diabelskie koło”) aby mógł wysyłać neutrina poprzez środek Ziemi. Wszystkie znane mi akceleratory są raczej poziome, stąd generowane w nich neutrina lecą “poziomo” i odbierane są nie dalej niż o setki kilometrów od źródła – dalej przeszkadzałaby kulistość Ziemi, (powierzchnia “zakręca” w dół podczas gdy wiązka jest praktycznie prosta).

  38. No to mamy oficjalny koniec szybszych od światła neutrin. Nowe kierownictwo konsorcjum OPERA przyznało dziś na konferencji prasowej, że neutrina jednak nie latają szybciej od światła. Cztery eksperymenty w CERN: Borexino, ICARUS, LVD i sama OPERA wszystkie zmierzyły czas przelotu neutrin zgodny z teorią względności. Wydano nawet oficjalne oświadczenie CERN:
    http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html

    Cieszę się, że twierdziłem od początku, że tak się okaże i że winne będą grube błędy systematyczne. I tak dokładnie było.

  39. Tym razem nie neutrina, a fale grawitacyjne, ale tym razem byc może naprawdę będzie odkrycie.

    W czwartek o 16:30 naszego czasu odbędą się konferencje prasowe jednocześnie w USA, we Włoszech i w Wielkiej Brytanii. Wszystkie o falach grawitacyjnych. Więc jeśli to nie ogłoszenie ich odkrycia, to co?

    Tu można o tym poczytać trochę więcej:
    http://www.geekwire.com/2016/super-thursday-ligo-plans-big-reveal-on-its-gravitational-wave-quest/

    Nawiasem mówiąc czwartek to dzień gdy ukazuje się Science, więc może będzie i artykuł 🙂

  40. Miło, że dożyłem czasów, w których potwierdzono doświadczalnie (a raczej zarejestrowano) istnienie fal grawitacyjnych 🙂

  41. Jeszcze dodam polskie instytycje, które wzięły udział w tym przełomowym (bez żadnej przesady) odkryciu:

    CAMK-PAN, 00-716 Warsaw, Poland
    Astronomical Observatory Warsaw University, 00-478 Warsaw, Poland
    University of Białystok, 15-424 Białystok, Poland
    NCBJ, 05-400 Świerk-Otwock, Poland
    IM-PAN, 00-956 Warsaw, Poland
    Janusz Gil Institute of Astronomy, University of Zielona Góra, 65-265 Zielona Góra, Poland

  42. Z cyklu “ciekawa fizyka”. Środek Ziemi jest młodszy od powierzchni o 2,5 roku w skutek… innego tempa upływu czasu. Tak, to efekt relatywistyczny, Ogólnej Teorii Względności, niedawno tak mocno potwierdzonej wykryciem fal grawitacyjnych. Zresztą bez korekcji tego, między innymi, efektu systemy GPS nie działałyby jak należy.

    O tym efekcie pierwszy wspomniał sam słynny Richard Feynman ale oszacował jego welkość błędnie na “kilka dni” (pewnie nie liczył tylko właśnie szacował). Policzono, o dziwo, dopiero teraz.

    Dla Słońca efekt jest większy przez silniejsza jego grawitację i środek Słońca jest młodszy aż o 39 tys. lat od powierzchni.

    Artykuł naukowy o tym można poczytać tu:
    https://arxiv.org/abs/1604.05507

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *