Đầu năm nay, một nhóm các nhà khoa học quốc tế tuyên bố họ đã tìm thấy neutrino - các hạt nhỏ với khối lượng nhỏ bằng nhau nhưng không bằng không - di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Một nhà vật lý đã trả lời cuộc gọi là Tiến sĩ Ramanath Cowsik. Ông đã tìm thấy một lỗ hổng có khả năng gây tử vong trong thí nghiệm thách thức sự tồn tại của nhanh hơn neutrino ánh sáng.
Các neutrino siêu mỏng (nhanh hơn ánh sáng) là kết quả của thí nghiệm OPERA, sự hợp tác giữa phòng thí nghiệm vật lý Cern ở Geneva, Thụy Sĩ và Phòng thí nghiệm Nazionali del Gran Sasso ở Gran Sasso, Ý.
Thí nghiệm timed neutrino khi họ đi 730 km (khoảng 450 dặm) qua Trái đất từ điểm xuất xứ của họ tại CERN để một máy dò ở Gran Sasso. Nhóm nghiên cứu đã bị sốc khi thấy rằng neutrino đến Gran Sasso 60 nano giây sớm hơn so với khi chúng di chuyển với tốc độ ánh sáng trong chân không. Nói tóm lại, chúng có vẻ là siêu nhân.
Kết quả này tạo ra một vấn đề cho vật lý hoặc một bước đột phá. Theo lý thuyết tương đối đặc biệt của Einstein, bất kỳ hạt nào có khối lượng đều có thể tiến gần đến tốc độ ánh sáng nhưng có thể đạt tới nó. Vì neutrino có khối lượng, neutrino siêu âm nên tồn tại. Nhưng, bằng cách nào đó, họ đã làm.
Nhưng Cowsik đã đặt câu hỏi về nguồn gốc neutrino. Các thí nghiệm OPERA đã tạo ra neutrino bằng cách đập các proton vào mục tiêu đứng yên. Điều này tạo ra một xung của pion, các hạt không ổn định được tập trung từ tính vào một đường hầm nơi chúng phân rã thành neutrino và muon (một hạt cơ bản nhỏ bé khác). Các muon không bao giờ đi xa hơn đường hầm, nhưng neutrino, có thể xuyên qua vật chất như một con ma xuyên qua bức tường, tiếp tục tiến về phía Gran Sasso.
Cowsik sườn và nhóm của ông đã xem xét kỹ bước đầu tiên của thí nghiệm OPERA. Họ đã điều tra xem liệu phân rã của pion có thể tạo ra neutrino siêu âm hay không, giả sử năng lượng và động lượng được bảo toàn, ông nói. Các neutrino OPERA có rất nhiều năng lượng nhưng khối lượng rất nhỏ, vì vậy câu hỏi đặt ra là liệu chúng có thực sự di chuyển nhanh hơn ánh sáng hay không.
Điều mà Cowsik và nhóm của ông tìm thấy là nếu neutrino sinh ra từ phân rã pion truyền đi nhanh hơn ánh sáng, thời gian sống của pion sẽ lâu hơn và mỗi neutrino sẽ mang một phần năng lượng nhỏ hơn mà nó chia sẻ với muon. Trong khuôn khổ vật lý hiện nay, neutrino siêu âm sẽ rất khó sản xuất. Nhiều hơn một chút, thì Cowsik giải thích, những khó khăn này sẽ chỉ tăng lên khi năng lượng pion tăng lên.
Có một kiểm tra thực nghiệm về kết luận lý thuyết của Cowsik. Phương pháp sản xuất neutrino của Cern được nhân đôi một cách tự nhiên khi các tia vũ trụ tấn công bầu khí quyển Trái đất. Một đài quan sát có tên IceCube được thiết lập để quan sát các neutrino xuất hiện tự nhiên này ở Nam Cực; khi neutrino va chạm với các hạt khác, chúng tạo ra các muon để lại những vệt sáng lóe lên khi chúng đi qua một khối băng dày gần 2,5 km (1,5 dặm).
IceCube đã phát hiện neutrino có năng lượng cao gấp 10.000 lần so với bất kỳ thứ gì được tạo ra như một phần của thí nghiệm OPERA, khiến Cowsik kết luận rằng các con sư tử của chúng phải có mức năng lượng cao tương ứng. Nhóm tính toán của ông dựa trên định luật bảo toàn năng lượng và động lượng cho thấy thời gian sống của những con sư tử này quá dài để chúng phân rã thành neutrino siêu âm.
Như Cowsik giải thích, việc phát hiện neutrino năng lượng cao của IceCube là dấu hiệu cho thấy những con sư tử phân rã theo những ý tưởng vật lý tiêu chuẩn, nhưng neutrino sẽ chỉ tiếp cận tốc độ ánh sáng; họ sẽ không bao giờ vượt quá nó.
Nguồn: Pions Don Cảnh Muốn phân rã nhanh hơn neutrino ánh sáng
