Strange Partikel können schneller als das Licht, die Gesetze der Physik zu brechen Reisen

Diese Geschichte wurde um 6:20 Uhr EDT aktualisiert.

Nichts geht schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Zumindest denken wir nicht so.

Neue Ergebnisse aus dem CERN-Labor in der Schweiz scheinen diese Grundregel der Physik, die Infragestellung eines der vertrauenswürdigsten Gesetze von Albert Einstein entdeckt zu brechen.

Physiker haben herausgefunden, dass die winzige Teilchen namens Neutrinos sind eine 454-Meile (730-Kilometer) unterirdische Reise machen schneller, als sie sollten – mehr schnell, in der Tat, als das Licht könnte zu tun. Wenn die Ergebnisse bestätigt werden, könnten sie viel der modernen Physik in Aufruhr zu werfen.

"Die Folgen wären absolut revolutionär und sehr tief, sein", sagte Physiker Robert Plunkett des Fermilab Laboratory in Batavia, Illinois, der nicht in der neuen Studie beteiligt war. "Das ist, warum ein solcher Anspruch sollte sehr sorgfältig behandelt werden und so viele Wege wie möglich überprüft."

Umschreiben die Regeln

Die Ergebnisse stammen aus der OPERA-Experiment, das Sprays von Neutrinos vom CERN in Genf an das INFN Gran Sasso Labor in Italien sendet. Neutrinos interagieren nicht mit normalen Atome, so dass sie einfach durch die Erde passieren, als wäre es ein Vakuum.

Nach der Analyse der Ergebnisse von 15.000 Partikel, es scheint Neutrinos kreuzen die Entfernung bei einer Geschwindigkeit von 20 Teilen pro Million schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Durch die Nutzung der erweiterten GPS-Systeme und Atomuhren, konnten die Forscher diese Geschwindigkeit mit einer Genauigkeit von weniger als 10 Nanosekunden (.00000001 Sekunden) zu bestimmen. [Countdown: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

"Laut Relativitätstheorie, es braucht eine unendliche Menge an Energie, um etwas schneller als das Licht, gehen machen" Plunkett sagte LiveScience. "Wenn diese Dinge schneller als das Licht sind, diese Regeln müssen neu geschrieben werden."

Frühere Studien haben festgestellt, dass bestimmte Materialien schneller als Licht durch ein Mediumreisen können. Beispielsweise können bestimmte Teilchen schneller als das Licht bewegen, bei Reisen durch Wasser oder Öl. Jedoch sollte nichts schneller als das Licht durch ein Vakuum bewegen können.

"Es hat wirklich gedacht, um eine absolute Höchstgeschwindigkeit werden", sagte Michael Peskin, ein theoretischer Physiker am SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Kalifornien "Quantum Field Theory, die mathematische Theorie auf dem grundsätzlich alle Ergebnisse in der Teilchenphysik basieren, hat die Eigenschaft, die Signale nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit durch ein Vakuum Reisen. "Es ist wirklich ein absolutes Verbot."

Rückgrat der Physik

Diese kosmischen Tempolimit 299.792.458 Meter pro Sekunde (ca. 700 Millionen Meilen pro Stunde), bildet das Rückgrat von Einsteins bahnbrechenden spezielle Relativitätstheorie, veröffentlicht im Jahre 1905. Um dieses Gesetz zu schreiben hätte weitreichende Auswirkungen, unter anderem auch die Möglichkeit der Zeitreise.

Und die Ergebnisse sind nicht nur im Widerspruch zu bestehenden Theorie, sondern auch andere Messungen. Zum Beispiel eine berühmte Studie von der Kamiokande-II in Japan der Supernova SN1987A, liegt etwa 168.000 Lichtjahre von der großen Magellanschen Wolke Earthin experimentieren, festgestellt, dass die Erde innerhalb von Stunden von einander Licht und Neutrinos, in dem diese explodierten Sterns herausgelöst angekommen. Diese Messung wurde verwendet, um zu beweisen, dass Neutrinos innerhalb 1 Teil in 100.000.000 optische Lichtgeschwindigkeit zu reisen.

Noch schlägt die neue OPERA-Entdeckung, dass Neutrinos tatsächlich die Lichtgeschwindigkeit durch 60 Nanosekunden über 730 Kilometer, das entspricht 2 Teile in 100.000 übertreffen, "die die SN1987A um einen Faktor von mehr als 2.000 überschreitet!" Astronom Derek Fox der Pennsylvania State University in einer e-Mail schrieb. "So ist die Beobachtung in dramatischen Konflikt mit dem SN1987A Ergebnis (die nicht in Zweifel steht)." "

Aber dies bedeutet nicht, dass die Oper Ergebnisse falsch, sagte Fox. Er schlug vor, dass einige theoretische Lösung, vielleicht sogar mit String-Theorie, die zwei Messungen in Einklang zu bringen.

Einladende Skepsis

Ganz genau wie skandalös die Ergebnisse sein werden, wenn sie bestätigen, die Wissenschaftler hinter OPERA, unter der Leitung von Antonio Ereditato von der Universität Bern zu realisieren, haben beschlossen, ihre Daten veröffentlichen, in der Hoffnung, einladend Kontrolle, die Sinn solcher radikaler Befunde machen könnte. Zudem wollen die Wissenschaftler mehr Daten zu sammeln und weiter ihre Messungen zu analysieren, um sie stärker zu etablieren, oder widerlegen sie. Ihre Ergebnisse werden Freitag (23. September) auf der Physik-Preprint-Website ArXiv veröffentlicht.

Eine der besten Hoffnungen zu überprüfen oder zu widerlegen die Ergebnisse kommt von Fermilabs MINOS Experiment, das sendet auch Neutrinos fliegen unterirdisch über eine ähnliche Distanz bei der Soudan mir landen in Minnesota. Im Jahr 2007 fanden MINOS Forscher ein Trend in ihre Daten, die Neutrinos schlug früh ankommen könnte wie in den neuen CERN-Daten. Allerdings habe das Experiment zur Zeit nicht genügend Präzision, um die Möglichkeit auszuschließen, dass die Ergebnisse statistischer Zufall. [Galerie von mysteriösen Lichter]

"Es war etwas, das eine Schwankung in der Richtung der Dinge früh ankommen hätte sein können, aber es hat nicht genug Bedeutung für uns, solch einen Anspruch zu machen haben", sagte Plunkett, wer ein Co-Sprecher von MINOS ist. "Natürlich die Jagd ist eröffnet und wir aktualisieren die vorherige Messung und auch Umsetzung etwas hatten wir schon in den Werken, die einen Plan, um Verbesserungen zu machen, so dass wir unsere Fehler reduzieren kann. Eines unserer nächsten Ziele soll versucht werden, zu überprüfen oder zu widerlegen dieses Ergebnis so hart wie wir können."

CERN plant, die Ergebnisse Freitag während ein öffentliches Seminar diskutieren, die bei ausgestrahlt wird.