Эйнштейний буруу байсан уу

Өнгөрөгч оны 9-р сард Швейцар дахь Европын цөмийн судалгааны байгуулага (ЕЦСБ буюу CERN) -ын хурлын танхимд шинжлэх ухааныг донсолгосон илтгэл тавигдсан юм. Уг илтгэлийн агуулга нейтрино хэмээх эгэл бөөм гэрлээс илүү хурдалсан тухай байв. Эйнштейний харьцангуйн онолоор орчлон ертөнцөд гэрлээс хурдан зүйл үгүй гэдэг. Хэрэв эгэл бөөмс үнэхээр гэрлээс илүү хурдалдаг нь үнэн бол орчин үеийн шинжлэх ухаанд хүлээн зөвшөөрөгдсөн онолын физикийн суурь онол няцаагдахад хүрэх болно.

Энэхүү илтгэл алдарт Эйнштэйний ажиллаж амьдарч, орчлон ертөнцийн тулгуур онолуудаа боловсруулж байсан тэр жижигхэн хотоос, нэгэн залуу эрдэмтний докторын цолны судалгаанаас эхлэлтэй нь магадгүй тохиолдлын чанартай байж болох юм. Бернийн их сургуулийн докторант Giulia Brunetti-ийн судалгааны ажлын зорилго түүний удирдагч багш Dario Autiero-гийн 2 жилийн өмнө зөвлөсний дагуу нейтрино бөөмийн хурдыг хамгийн сүүлийн үеийн аргачлалаар хэмжихэд чиглэж байв. Нейтрино бөөм эрдэмтэдийн сонирхолыг ихээр татаж байсан боловч тухайн үед түүний хурдыг хэмжих талаар нэг ч судалгаа хийгдээгүй байжээ.

Аливаа биет, бодисууд молекул, атом хэмээх жижиг хэсгүүдээс бүрддэг гэдгийг бид мэднэ. Харин атомын цөмийг бүрдүүлэгч эгэл бөөмсийн нэг нь нейтрино юм. Нейтрино бөөм бид бүхнийг хүрээлэн буй бүхий л орон зайд маш өндөр хурдтайгаар цойлон нисч байдаг. Хэрэв та алгаа дэлгэвэл 1 секундын дотор таны алгыг 1 триллион нейтрино нэвтлэн гардаг байна. Мөн ямар ч биет зүйлсийг нэвтлэн гарах чадвартай, нисч явах замдаа шинж чанараа өөрчилдөг, долгиолог хэлбэртэй учир түүнийг "барьж авах"-ад маш хэцүү. Харин ЕЦСБ-ын Адроны аварга хурдасгуур (LHC) ийм төрлийн судалгаа хийх зарим боломжийг бүрдүүлжээ.

Ихэнх нейтрино бөөмс аливаа биетийг нэвтлэн гарах боловч цөөн хэсэг нь тэдгээрийн атомуудтай мөргөлдсөнөөс янз бүрийн эгэл бөөмс үүсэх бөгөөд уг үзэгдлийг нейтриногийн хэлбэлзэл хэмээн нэрлэдэг байна. Орчлон ертөнцийн үүслийн эхний шатанд матери болон антиматерүүд адил хэмжээтэй оршин байсан гэж үздэг. Хэрэв тэдгээр нь хоорондоо мөргөлдвөл бүрэн задарч үгүй болох ёстой. Гэтэл бидний оршин байгаа өнөөгийн орчлон ертөнц зөвхөн материйг агуулдаг. Нейтриногийн хэлбэлзлийн мөн чанарыг тодорхойлж чадвал орчлон ертөнцөд зөвхөн матери орчин байгаагийн нууцыг тайлах боломжтой гэгддэг байна. Иймд нейтрино бөөмийн хурдыг хэмжих туршилт нь түүний хэлбэлзлийг илрүүлэхээс гадна орчлон ертөнцийн оршин байгаа зүй тогтолын нууцтай холбогдож байгаа юм.

ЕЦСБ-ын лабораторт эгэл бөөмсийг зохиомлоор үүсгэж түүний шинж чанарыг тодорхойлох туршилт, судалгаанууд хийгдэж байна. Нөгөө талаас орчлон ертөнцийн эхлэл гэгддэг их тэсрэлтийн дараах нөхцөл байдлыг үүсгэж, одоогоор онолын хувьд тодорхойлогдсон боловч бодит байдалд хараахан илрүүлж чадаагүй хигс бозон зэрэг орчлон ертөнцийн үүсэл, оршин тогтнох зүй тогтлын үндэс болсон эгэл бөөмсийг нээн илрүүлэх зорилготой юм. Судалгааны хүрээнд газар дор суурилуулсан 27 км урт тойрог хэлбэрийн хоолойд протонуудыг гэрлийн хурдны 99.9999993%-д хүртэл хурдлуулан мөргөлдүүлж, тэдгээрийн задралаар үүсэх шинэ төрлийн эгэл бөөмсийг хүлээн авагч төхөөрөмжийн тусламжтайгаар тодорхойлохыг оролдож байгаа юм.

Харин Dario Autiero, Giulia Brunetti нарын судалгаа 160 судлаач эрдэмтэнийг хамарсан OPERA төслийн нэгэн хэсэг болон хийгдэж, протоны мөргөлдөлтөөс үүсэх нейтрино бөөмсийг газар доогуур илгээн, 732 км зайд байрлах Италын Gran Sasso лабораторид хүлээн авах замаар хурдны хэмжилтийг хийжээ. Протоны задралаар үүсэх нейтрино секундыг 1000 хуваасны 2-той тэнцэх хугацаанд Италийн лабораторт хүрч, хүлээн авах төхөөрөмжид бүртгэгддэг байна. Opera төслийн гол цөм болсон нейтриног бүртгэх төхөөрөмжийг Японы Нагоя их сургуулийн эрдэмтэд бүтээсэн бөгөөд фото зургийн хальстай төстэй технологийг ашигладаг ажээ. Туршилтын үед нейтрино бөөмүүд хүлээн авах төхөөрөмжийн мэдрэгчийн атомуудтай мөргөлдөх үед үүсэх дүрслэлийг электрон микроскопоор бүртгэн авч түүний ирсэн цаг хугацааг тодорхойлдог байна.

Gran Sasso лаборатори нь 2500 м өндөрлөг уулын бүст газар дор байрлах учир туршилтад туйлын тохиромжтой орчинг бүрдүүлдэг ажээ. Учир нь ердийн нөхцөлд сансарын туяа зэрэг гадны нөлөө туршилтын үр дүнд сөргөөр нөлөөлдөг бол уулын чулуулаг давхарга тэдгээрийг нэвтрэхээс сэргийлдэг байна. Туршилтын хүрээнд 3 жилийн хугацаанд нийт 15000 гаруй нейтрино бөөмийг бүртгэж авчээ. Харин өнгөрөгч оны 3 сард туршилтын үр дүнг нэгтгэж үзэхэд "байж болшгүй" үр дүн гарав. Нейтрино бөөмийн хурд гэрлийн хурднаас секундыг 100 сая хуваасны 6-тай тэнцэх хэмжээ буюу 57.8 наносекундээр илүү байв.

Алдарт харьцангуйн онолтой зөрчилдөх үр дүн гарна гэдгийг туршилтад оролцсон эрдэмтдийн хэн ч нь төсөөлж байгаагүй учир бүх хүн алдаа гарснаас зайлахгүй, үр дүнг эхнээс нь дахин шалгах ёстой гэж үзэж байв. Иймд Opera төслийн ахмад туршлагатай 9 эрдэмтэнийг оролцуулан туршилтын үр дүнг нягтлан шалгах ажлыг эхлүүлжээ. Тэд төхөөрөмжийн электрон сүлжээн дэх цаг хугацааны хэмжилт зөв байгаа эсэхээс авахуулаад бүх төхөөрөмжийн ажиллагааг нэг бүрчлэн шалгажээ. Хагас жилийн турш үргэлжилсэн шалгалтын эцэст нейтрино бөөм гэрлээс илүү хурдалсан хэмээх үр дүнг няцааж чадсангүй.

Туршилтын цаг хугацааны хэмжилтэд өндөр хөгжилтэй орнуудын цаг давтамжийн албанд нэвтрээд байгаа хамгийн сүүлийн үеийн хэмжилтийн системийг ашиглажээ. Уг систем эгэл бөөмсийг илгээх болон хүлээн авах төхөөрөмжийн цаг хугацааны хэмжилтийн алдааг сансарын хиймэл дагуулд байрлуулсан атомын цагны тусламжтайгаар залруулдаг байна. Харин хэмжилтийн системийн нарийвчлал секундыг тэрбум хуваасны нэг буюу 5 нано секунд байдаг ажээ. Туршилтаар нейтрино бөөм 732 км зайг 57.8 наносеунд туулсан байгаа нь системийн нарийвчлалаас 11 дахин их байгаа учир түүнээс шалтгаалах ямар нэгэн алдаа гараагүй болохыг илтгэв.

Шалгалтаар туршилтын үр дүнг хүлээн зөвшөөрөхгүй байх шалтгаан илэрсэнгүй. Иймд 9 сарын 23-нд Opera төслийн баг судалгааны нэгтгэсэн үр дүнг танилцуулахаар шийджээ. ЕЦСБ-ын хурлын танхимд цугласан онолын физикийн тэргүүлэх зэргийн 200 гаруй эрдэмтэний өмнө бөөмс гэрлээс илүү хурдалсан тухай илтгэл хийгдэв. Нейтрино бөөм үнэхээр гэрлээс илүү хурдалдаг уу, харьцангуйн онол няцаагдах уу, алдарт Эйнштэйн алдаа хийсэн үү. Энэ бүх асуултад зөвхөн нэг удаагийн судалгаагаар эцсийн хариулт өгөхөд учир дутагдалтай боловч уг судалгааны үр дүн хараахан няцаагдаагүй байна.


үргэлжилнэ...

Мэдээлэл, Нано, Одон орон, Сансар судлал, Физик, Энерги