Vi kan i detta läge inte dra några definitiva slutsatser av Opera-resultatet. En sak är emellertid klar: Einsteins speciella relativitetsteori kommer inte att "krossas", skriver Tord Ekelöf.
Rapporten om att experimentet Opera uppmätt en hastighet hos neutrinopartiklar från Cerns SPS-accelerator som överstiger ljushastigheten i vakuum har förorsakat häpnad, skepsis och entusiasm i vida kretsar, inte bara inom forskarvärlden.
Detta är inte första gången som neutrinon förorsakar debatt. När denna partikel först föreslogs av Wolfgang Pauli 1930 som en förklaring på en observerad energibrist i radioaktivt sönderfall antog han existensen av en masslös partikel som inte skulle kunna observeras. Trots Paulis antagande kunde Reines och Cowan 1956 experimentellt observera förekomsten av neutriner i en kärnreaktor. Sedan 1960-talet har Davis och Bahcall observerat flödet av neutriner från vår sol och fastställt att detta flöde bara är hälften av det som solens samlade radioaktivitet borde orsaka.
Den sensationella förklaringen till den observerade bristen kom för cirka tio år sedan när andra experiment påvisade att den typ av neutriner som solen utstrålar, elektronneutrinon, spontant byter natur och övergår i andra typer av neutriner, bland annat myonneutrinon, på vägen från solen till jorden. Neutrinon har redan tidigare bjudit på bland annat dessa överraskningar. Men om den överraskning som Opera-fysikerna nu rapporterar - att neutrinon skulle färdas snabbare än ljuset - kommer att bekräftas, skulle den nog ta priset.
Opera-experimentets resultat bygger på en mätning av löptiden för neutrinerna från Cerns accelerator i Genève till Opera-experimentet beläget inte lång från Rom i Italien samt en mätning av avståndet mellan Cern och Opera-experimentet. Detta avstånd har uppmätts till cirka 730 km och den tid det tar för ljus att färdas den sträckan är cirka 2,4 millisekunder. Experimentet består i att med tillräcklig precision mäta avståndet och löptiden för neutrinerna. Resultatet av mätningen av neutrinernas hastighet är att den överstiger ljusets hastighet på cirka 299 792 458 m/s med 7 440 m/s vilket är ett överskott på omkring 25 miljontedelar. Mätfelet uppges vara bara 4 miljontedelar. Var ett eventuellt misstag skulle kunna gömma sig är inte lätt
att bedöma när man studerar den artikel om upptäckten som Opera-fysikerna publicerade för fyra dagar sedan. Den enda möjlighet att få full klarhet i denna fråga är att göra ett helt nytt, oberoende och än mer precist experiment. Ett experiment liknande Opera men något mindre precist finns redan i USA. Detta skall nu förbättras så att det kan mäta neutrinernas hastighet med än högre precision än Opera.
Bild från Cern-laboratoriet i Genève. Vi kan alltså i detta läge inte dra några definitiva slutsatser av Opera-resultatet. Men man kan ju spekulera över saken. Einsteins teori kräver att det finns en högsta hastighet men är det säkert att det är med den hastigheten ljuset färdas i vakuum? Världsrymden är full av elektromagnetisk strålning som en rest av Big Bang och vakuum är enligt modern teori fylld av elektrisk laddade partikel-antipartikel-par som hela tiden uppstår och försvinner enligt relativitetsteorins och kvantmekanikens lagar. Kanske endera av dessa fenomen bromsar ljuset framfart i rymden medan neutrinerna, som inte har elektromagnetisk växelverkan, inte känner av dessa fenomen och därmed inte bromsas. Flera moderna teorier, bland dem strängteori, förutsäger att det finns fler rumsdimensioner än de tre vi känner. Kanske neutriner tar en "genväg" genom en sådan extra dimension.
En sak är emellertid klar: Einsteins speciella relativitetsteori kommer inte att "krossas", även om Opera-experimetets resultat i framtiden skulle bekräftas, lika lite som de experimentella bekräftelserna av Einsteins relativitetsteori krossat Newtons teori. Fysikaliska teorier är inte absoluta trossatser eller "naturlagar" utan beskrivningar av den fysikaliska verkligheten, vilka är giltiga under vissa givna förutsättningar. Under andra förutsättningar kan en teori ge från experimentella mätningar avvikande svar utan att därför vara "krossad". Målet för en experimentalfysiker är inte att ytterligare bekräfta en teoris giltighet utan snarare att finna experimentresultat som inte stämmer med de förhärskande teorierna. När ett sådant resultat föreligger behöver en ny, mer allmängiltig teori formuleras. Opera-experimentets resultat är definitivt ett sådant resultat. Frågan är emellertid om Opera-experimentets resultat verkligen håller vid en närmare granskning. Men om så skulle komma att visa sig vara fallet kommer definitivt en ny teori att krävas. Hur en sådan teori skulle kunna se ut har många fysiker världen över redan börjat fundera över.
TORD EKELÖF
