Hvað er fiseind?

Hvað í veröldinni eru fiseindir? Á þessari stundu ferðast gríðarlegur fjöldi fiseinda frá miðju sólar og sprungnum stjörnum í órafjarlægð í gegnum þig á næstum því ljóshraða. Þú finnur ekkert fyrir því vegna þess að fiseindir víxlverka nánast ekkert við venjulegt efni og því er erfitt að mæla þær. Þær fundust enda ekki fyrr en árið 1956.

Fiseindir eru sem sagt öreindir sem tilheyra þeim grunneindum náttúrunnar sem ekki er hægt að kljúfa. Þær koma í þrennskonar bragðtegundum og geta reyndar skipt um bragðtegund á leið sinni um geiminn. Fiseind er fermíeind eins og rafeindir og róteindir en óhlaðin eins og nifteindir. Róteindir, nifteindir og rafeindir mynda, eins og margir vita, atómin sem allt efni er gert úr. Nánar er hægt að lesa sér til um fiseindir á Stjörnufræðivefnum.

Nú bendir ítölsk tilraun til þess að fiseindir geti ferðast hraðar en ljósið. Ef satt er eru það stórfréttir því takmarkaða afstæðiskenning Einsteins grundvallast á því að ekkert geti ferðast hraðar en sem nemur 299.792.458 metrum á sekúndu — ljóshraða. Nútíma eðlisfræði byggir á þessari grundvallarreglu. Þetta yrði því ein mesta uppgötvun síðustu ára í eðlisfræði.

OPERA tilraunin er 1.400 metra undir yfirborði jarðar í Gran Sasso tilraunastofunni á Ítalíu. Hún er hugsuð til þess að mæla fiseindir frá CERN og benda niðurstöður mælinga þeirra að fiseindirnar berist 60 nanósekúndum á undan ljósinu. Vísindamennirnir sem stóðu að mælingunum eru augljóslega nógu sannfærðir um ágæti þeirra að þeir gera þær opinberar. Þeir hafa víst mælt þessi áhrif meira en 16.000 sinnum á síðustu tveimur árum. Það þýðir 6-sigma sem þýðir nánast öruggt í heimi eðlisfræðinnar.

Samskonar áhrif hafa raunar sést áður en óvissan var meiri þá en nú. Árið 2007 sá MINOS tilraunin í Minnesota fiseindir koma rétt á undan áætlun frá öreindahraðlinum Fermilab. 

Hér sjáum við vísindin eins og þau gerast best. Síendurteknar mælingar gefa til kynna byltingarkennda niðurstöðu. Vísindamenn eru varkárir og segja að frekari rannsókna sé þörf enda er ástæða til efsaemda. Aðrar tilraunir hafa nefnilega leitað eftir ögnum sem ferðast hraðar en ljósið en aldrei hefur neitt fundist. Í þessu sambandi er erfiðast að útskýra fiseindagusuna sem helltist yfir okkur árið 1987 þegar stjarna sprakk í Stóra Magellansskýinu. Ef allar fiseindir ferðast ögn hraðar en ljósið, eins og OPERA tilraunin þykir benda til, hefði fiseindagusan frá sprengistjörnunni átt að berast til jarðar nokkrum árum á undan ljósinu — með öðrum orðum hefðum við átt að mæla fiseindirnar löngu áður en stjarnan sjálf sást springa í tætlur. Fiseindirnar bárust hins vegar aðeins nokkrun klukkustundum á undan ljósinu (sem má búast við því fiseindir gusast út úr stjörnunni örskömmu áður en hún springur).

Þetta er sem sagt spennandi og mögulega byltingarkennt, nokkuð sem myndi breyta sýn okkar á alheiminn. Það yrði stórkostlegt!

En við skulum bíða og sjá. Einstein hefur staðið af sér allar árásir hingað til og staðið sterkari á eftir.

p.s. Afstæðiskenningin segir aðeins að efni og orka (upplýsingar) komist ekki hraðar en ljósið eins og lesa má um á Vísindavefnum. Alheimurinn getur samt þanist út á meira en ljóshraða án þess að brjóta í bága við afstæðiskenninguna! Já, furðulegur alheimur en ótrúlega áhugaverður.

Meðal annars unnið upp úr frétt frá Nature

- Sævar Helgi

Andstætt afstæðiskenningu?

Athugasemdir

[Jóhannes H. Laxdal, 22.9.2011 kl. 21:14]

Þessi frétt minnti mig á þennan nörda brandara.

A neutrino walks into a bar,  the bartender looks up and says "we don't serve neutrinos in this bar" to which the neutrino responds "that's ok, I'm just passing through".

[Haukur Kristinsson (IP-tala skráð) 22.9.2011 kl. 21:23]

Hvað áttu við með “fiseind”? Electron-neutrino, muon-neutrino eða tau-neutrino? Líklega electron-neutrino. Þið ættuð að nota hin alþjóðlegu orð yfir öreindir, eins og til dæmis; electron, proton og neutron. Eins mundi fagna því ef sagt væri natrium, kalium, helium, beryllium etc, en ekki natrín, kalín, helín etc.

Þarna hafa einhverjir íslenskufræðingar gengið berserksgang.    

[Stjörnufræðivefurinn (www.stjornufraedi.is), 22.9.2011 kl. 21:30]

Ekki veit ég hver fann upp þessi íslensku orð en mér þykja þau ágæt.

[Örn Hrafnsson (IP-tala skráð) 22.9.2011 kl. 21:49]

Er ekki alltaf talað um helíum og natríum en ekki helín og natrín. Alla vegna hef ég aldrei heyrt minnst á helín áður.

En samt verðum við að passa okkur á óvitum eins og þeim á mbl.is þar sem þeir kalla natríum, sódíum sem dæmi.

[Snowman, 22.9.2011 kl. 23:47]

Nú er ég ekki mjög fróður um þessi efni, en hef gaman að lesa mér til um það.

Hver segir að ljóshraði geti ekki verið mismunandi eftir því hvar hann er í alheiminum eða eftir því hvaðan agnirnar koma ?

 

[Guðmundur Ásgeirsson, 23.9.2011 kl. 03:29]

En samt verðum við að passa okkur á óvitum eins og þeim á mbl.is þar sem þeir kalla natríum, sódíum sem dæmi.

Hahahaha.... (Þeir sem ekki fatta þennan eru bara 2. flokks nördar!)

Hver segir að ljóshraði geti ekki verið mismunandi eftir því hvar hann er í alheiminum eða eftir því hvaðan agnirnar koma ?

Enginn. Ljóshraði er mismunandi eftir aðstæðum. Það var hinsvegar Einstein sem skilgreindi hraða ljóss í lofttæmi sem efstu mörk þess hraða sem nokkurt fyrirbæri gæti ferðast með, og það eru þau mörk sem virðast hafa verið rofin í tilrauninni.

Ég hef reyndar einfalda skýringu á þessu, það er að mælingin fór fram á Ítalíu og þar gilda einfaldlega ekki sömu lögmál og annarsstaðar í hinum siðmenntaða heimi. Til dæmis varð einn mesti mafíósinn þar forsætisráðherra. Í þrjú skipti!

Til frekara gamans má geta þess að ég á skólamet Menntaskólans við Hamrahlíð í ljóshraðamælingum. Við annan mann tókst mér í verklegum eðlisfræðitíma að mæla hraða ljósgeisla umtalsvert hærri en á að vera mögulegt. Við vorum reyndar ekki alveg búnir að ná fullum tökum á frumstæðum tækjabúnaðinum, svo hugsanlega má kenna mæliskekkju um þessa tímamótaniðurstöðu. Við fengum þó ágætiseinkunn fyrir verkefnið, ekki síst fyrir hversu vel við gerðum þessum sérstæðu niðurstöðum skil, ásamt kenningum okkar um hugsanlegar orsakir þeirra (þ.e. mistök, aðallega).

Vinnubrögð vísindamanna OPERA verkefnisins eru að sama skapi lofsverð, þeir hlaupa ekki upp vegna skringilegrar niðurstöðu einnar tilraunar, heldur endurtaka hana margoft, margyfirfara niðurstöðurnar og leita á gagnrýninn hátt að orsök skekkju, villu í úrvinnslunni eða einhverri annari yfirsjón. Því næst biðla þeir til annara vandvirkra vísindamanna um að yfirfara vinnu sína og reyna að finna hvort á þeim sé einhver veikur blettur áður en þeir reyna að setja fram neinar kenningar.

Bara ef hagfræðingar myndu nú tileinka sér slík vinnubrögð...

[Haraldur Rafn Ingvason, 23.9.2011 kl. 09:47]

Hagfræði geta varla kallast raunvísindi...!

[V.Jóhannsson (IP-tala skráð) 23.9.2011 kl. 10:52]

Hvers vegna er svarthol, svarthol?

Vegna þess að ljósið kemst ekki spönn frá rassgati!

[Ágúst H Bjarnason, 23.9.2011 kl. 14:10]

Mér þykir nú eiginlega merkilegra það sem danska konan Lene Vestergaard Hau hefur verið að dunda sér við hjá Harvard, þ.e. hægja á ljósinu og nánast stöðva það alveg.

http://news.harvard.edu/gazette/2001/01.24/01-stoplight.html

http://www.physics.harvard.edu/people/facpages/hau.html

http://www.seas.harvard.edu/haulab/

Þegar búið er stöðva ljósið er nefnilega hægt að bera það inn í hús, eins og Gísli, Eiríkur og Helgi gerðu. Sjálfsagt hafa þeir verið langt á undan sinni samtíð.

Hvað varðar þýðingu á orðum yfir öreindir, þá finnst mér miklu skárra að nota erlendu (eað alþjóðlegu) orðin. Rafeind er auðvitað ágætt orð, en róteind og nifteind á mörkunum. Fiseind slæmt án skýringa innan sviga.