12. julija 2018 so znanstveniki z Nevtrinskega observatorija IceCube napovedali odkritje visokoenergijskih nevtrinov. To odkritje je še enkrat potrdilo pravilnost najslavnejšega fizika dvajsetega stoletja.
Celo skrivnostni duhovni delci, ki komajda posegajo v navadno snov, sledijo splošni teoriji relativnosti in še enkrat potrdijo Einsteinovo pravilnost. Do danes so ti visokoenergijski subatomski delci najboljši dokaz za Lorentzov princip.
Lorentzov princip je temelj Einsteinove teorije relativnosti, ki pravi, da vsi predmeti sledijo zakonom fizike, dokler se gibljejo s konstantno hitrostjo. Po enem vidiku teorije relativnosti vsi predmeti opazujejo enako svetlobno hitrost, četudi se sami premikajo z različno hitrostjo. Astronavt, ki se giblje s hitrostjo milijona kilometrov na uro, bo opazoval enako hitrost svetlobe kot polž, ki je plazil po poti v vasi. Opazovali bodo svetlobo, ki se giblje s hitrostjo 299.792 kilometrov na sekundo.
Vendar znanstveniki niso prenehali preizkušati Einsteinove teorije relativnosti od leta 1905, vse odkar jo je prvič objavil. V petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so odkrili nevtrine, so se nekateri strokovnjaki spraševali, ali neopisani delci upoštevajo Lorentzov princip. Raziskovalci so se spraševali, ali lahko skrivnostna sila, imenovana Lorentzova kršitev, povzroči, da bi ti predmeti spremenili svoje vedenje in ovrgli Einsteinove teorije.
Razmerje verjetnosti prehoda navpičnih nevtrinov na vodoravne v observatoriju IceCube / IceCube Collaboration.
V novi študiji, objavljeni v reviji Nature Physics, so znanstveniki Massachusetts Institute of Technology v Cambridgeu in IceCube Collaboration na postaji Amundsen-Scott na Južnem polu ugotovili, da celo nevtrini poslušajo teorijo relativnosti.
Po analizi podatkov, ki jih je v dveh letih zbral detektor nevtrinov IceCube in tehtal en gigaton, so raziskovalci ugotovili, da niso bile ugotovljene nobene anomalije, ki bi kazale, da nevtrini ne upoštevajo Einsteinovih zakonov.
"Iskali smo odstopanja, ki kršijo Lorentz, a jih nismo našli," pravi glavni avtor, profesor fizike na MIT. "S tem zapremo knjigo o možnosti kršitve Lorentza za številne visokoenergetske nevtrine že zelo dolgo."
Promocijski video:
Z upoštevanjem načela Lorentz lahko raziskovalci predvidijo stopnjo, v kateri bodo nevtrini določene mase nihali. To pomeni, da mora nevtino prehoditi določene razdalje, preden postane muon. Vsako odstopanje od tega načela bi bilo dovolj, da bi Einsteinovo teorijo relativnosti spremenili, vsaj na nevtrinski ravni.
Vendar sta tako ta študija kot tudi njeni rezultati postali izjemna odkritja v svetu znanosti, saj so raziskovalci prvič imeli možnost preučevanja visokoenergijskih nevtrinov na Zemlji. In če bi prišlo do kršitve Lorentza, bi jo pri tako visokih energijah zelo enostavno zaznali.
"Uspeli smo določiti meje tega hipotetičnega polja, ki so veliko, veliko bolj natančne od vseh prejšnjih," pravi Konrad.
Vladimir Mirny