บาคาร่า ช่วงระยะการเดินทางของอนุภาคหนึ่งแสดงให้เห็นว่า ‘โฟมกาลอวกาศ’ ไม่ทำให้นิวตริโนช้าลง

อนุภาคเกือบไม่มีมวลดูเหมือนจะเดินทางด้วยความเร็วเกือบ บาคาร่า เท่าแสงการแข่งขันระหว่างอวกาศระหว่างแสงกับอนุภาคย่อยของอะตอมที่แปลกประหลาดที่เรียกว่านิวตริโนได้จบลงด้วยการเสมอกัน

เน็คไทแสดงให้เห็นว่านิวตริโนพลังงานสูงซึ่งมีน้ำหนักเบามากมีพฤติกรรมราวกับว่าไม่มีมวล ปฏิบัติตามกฎพื้นฐานของฟิสิกส์: อนุภาคที่ไม่มีมวลเดินทางด้วยความเร็วแสง

การเปรียบเทียบเวลามาถึงของนิวตริโนกับเปลวไฟที่เกี่ยวข้องของแสงพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากดาราจักรที่สว่างและลุกเป็นไฟ ( SN Online: 7/12/18 ) พบว่านิวตริโนและแสงมีความเร็วต่างกันน้อยกว่าหนึ่งในพันล้านเปอร์เซ็นต์นักฟิสิกส์รายงานในบทความที่โพสต์เมื่อวันที่ 13 กรกฎาคมที่ arXiv.org

อนุภาคที่ไม่มีมวล 

รวมทั้งอนุภาคของแสงที่เรียกว่าโฟตอน จะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ในขณะที่อนุภาคขนาดใหญ่เคลื่อนที่ช้ากว่า แม้ว่านิวตริโนจะมีมวล แต่น้ำหนักของพวกมันนั้นน้อยมากจนนิวตริโนพลังงานสูงเดินทางในอัตราที่แยกไม่ออกจากแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บางทฤษฎีเสนอว่า “โฟมกาลอวกาศ” อาจทำให้อนุภาคที่มีพลังงานสูงมากช้าลง แนวคิดก็คือกาลอวกาศบนตาชั่งที่เล็กมากนั้นไม่ราบรื่น แต่เป็นฟอง เป็นผลให้อนุภาคพลังงานสูงอาจจมลงราวกับว่าเคลื่อนผ่านกากน้ำตาล ผลกระทบดังกล่าวอาจทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างความเร็วของนิวตริโนกับแสงที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะทำให้เกิดความล่าช้าในการเดินทาง 4 พันล้านปีแสงจากดาราจักรบ้านเกิดของนิวตริโนมายังโลก แต่เนื่องจากตรวจพบแสงแฟลร์ในช่วงเวลาเดียวกับนิวตริโน จึงไม่มีหลักฐานว่ามีความคลาดเคลื่อนดังกล่าว

ผลที่ได้อีกครั้งหักล้างคำกล่าวอ้างในปี 2011 ว่านิวตริโนอาจเดินทางได้เร็วกว่าแสง การวัดนั้นทำโดยเครื่องตรวจจับอนุภาคที่เรียกว่า OPERA ในที่สุดก็ถูกกำหนดให้บิดเบี้ยวด้วยสายเคเบิลที่หลวม ( SN: 4/7/12, p. 9 )

นิวตริโนหลอกนักวิทยาศาสตร์

ติดตามนิวตริโนการตรวจจับที่แน่นอนของนิวตริโนนอกโลก ไม่ว่าจะมาจากดวงอาทิตย์หรือนอกระบบสุริยะ จะให้ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของดวงดาว และด้วยเหตุนี้ เอกภพในปัจจุบันจึงเกิดขึ้นได้อย่างไร — ข่าววิทยาศาสตร์ , 20 กรกฎาคม 2511.

ในเดือนพฤษภาคม 2511 นักวิจัยรายงานว่าเครื่องตรวจจับอนุภาคในเซาท์ดาโคตาพบอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรียกว่านิวตริโนจากดวงอาทิตย์ แต่มีประมาณหนึ่งในสามของจำนวนที่ทฤษฎีคาดการณ์ไว้ การขาดแคลนอิเล็กตรอนรบกวนจิตใจมานานหลายทศวรรษ จนกระทั่งในปี 2544 ค้นพบว่าอิเล็กตรอนนิวตริโนของดวงอาทิตย์จำนวนมาก ซึ่งเป็นชนิดเดียวที่เครื่องตรวจจับเซาท์ดาโคตาถูกออกแบบมาให้ค้นหาได้ เปลี่ยนรสชาติระหว่างทางมายังโลกกลายเป็นมิวออนและเทานิวตริโน ( SN: 6/23 /01, น. 388 ). สวิตช์ดังกล่าวทำให้เกิดนิวตริโนที่หายไปของดวงอาทิตย์ เครื่องตรวจจับยังมองเห็นนิวตริโนที่เกิดจากซูเปอร์โนวา 1987A ( SN: 3/7/87, p. 148 ) และแม้แต่  หลุมดำมวลมหาศาล  ( SN Online: 7/12/18 )

“นั่นคือที่มาของการจำลอง” บราวน์กล่าว ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าพาสต้านิวเคลียร์สามารถรองรับภูเขาสูงหลายสิบเซนติเมตร ซึ่งใหญ่พอที่ LIGO จะสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงของดาวนิวตรอนได้ หาก LIGO จับสัญญาณดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินขนาดของภูเขา และยืนยันว่าดาวนิวตรอนมีวัสดุที่แข็งแรงมากในเปลือกของพวกมัน

Conover รู้โดยตรงถึงงานที่เข้มงวดของการสร้างการทดลองทางฟิสิกส์ ในขณะที่เป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยชิคาโก Conover ทำงานอย่างหนักกับDouble Chooz การทดลองนี้ออกแบบมาเพื่อตรวจจับการสั่นของแอนตินิวทริโน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแอนตินิวตริโนเปลี่ยนจากชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่ง

ความพยายามนั้นต้องการแหล่งของแอนตินิวทริโน พวกมันถูกผลิตขึ้นในระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์บางอย่าง ดังนั้นการทดลองจึงอยู่ในอุโมงค์ใกล้กับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในเมือง Chooz ประเทศฝรั่งเศส นอกจากนี้ยังต้องใช้เครื่องตรวจจับเพื่อค้นหาญาติหนักของอิเล็กตรอนที่เรียกว่ามิวออน ซึ่งตกลงมาบนพื้นโลกอย่างต่อเนื่องและอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาที่เลียนแบบแอนตินิวตริโน เครื่องตรวจจับซึ่งรวมถึง scintillators ที่จะสว่างขึ้นเมื่อมีมิวออนรูดซิปผ่าน ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามิวออนไม่ถูกนับว่าเป็นแอนตินิวทริโนโดยไม่ได้ตั้งใจ 

Conover และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้เครื่องอัดรีดเพื่อสร้างแถบพลาสติกบางๆ ยาว 3 เมตรหลายร้อยชิ้น จากนั้นจึงประกอบเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครื่องตรวจจับ Conover กล่าวถึงเครื่องตรวจจับว่า “มันเป็นแผ่นฟลอปปี้และหุ้มด้วยอลูมิเนียม “เรากลัวเสมอว่าเราจะทำลายมันได้”

โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการเดินทางไปฝรั่งเศสหลายครั้งเพื่อติดตั้งและทดสอบเครื่องตรวจจับในอุโมงค์ใต้ดิน ทั้งหมดบอกว่า Conover ทำงานกับ Double Chooz เป็นเวลาหกปี ในที่สุด การทดลองก็ประสบความสำเร็จ: เป็นหนึ่งในกลุ่มแรกๆ ที่ตรวจวัดการสั่นของนิวตริโนบางประเภท บาคาร่า