Teško da ijedan čitalac ove rubrike do sada nije čuo za vest o neutrinima bržim od svetlosti.  Za one koji nisu pratili vesti poslednjih nedelju dana, bilo radi povratka duševnog mira ili zbog viška drugih obaveza: 22. septembra se na internet arhivu radova iz fizike pojavio naoko bezopasan izveštaj [1] italijanske grupe eksperimentatora (šifrovano OPERA) koji se bavio merenjem brzine neutrina proizvedenih u CERN-u i poslatih ka detektorima neutrina u italijanskoj Nacionalnoj Laboratoriji Gran Saso (LNGS), smeštenoj u podnožju i ispod planine Gran Saso, najviše planine u apeninskom vencu.

Neutrini su veoma lagane elementarne čestice, skoro milion puta lakše od elektrona i milijardu puta lakše od protona ili neutrona. Karakteristika neutrina nije samo veoma mala masa (u poređenju sa bilo kojom drugom masivnom česticom za koju znamo), već i veoma slaba sila kojom deluju na druge čestice --- neutrini najčešće prolaze kroz ogromne količine materije bez ijedne interakcije sa bilo kojom drugom česticom, bilo elektronom, fotonom, protonom ili bilo čim drugim. Naravno, ako je interakcija slaba, to ne znači da se ona nikada ne može uočiti. Ako uspemo da proizvedemo snop neutrina i uperimo ga ka ogromnoj količini neke slabo interagujuće substance (recimo, ka bazenu punom tečnog ksenona ili nekog drugog inertnog elementa), mali procenat neutrina će interagovati sa atomima te substance. Ako je takav detektor dovoljno dobro izolovan od bilo kog drugog zračenja, moći ćemo da detektujemo i veoma slaba pomeranja atoma koja nastaju kao posledica njihove interakcije sa neutrinima. Detektor neutrina u Gran Sasu radi upravo po ovom principu. Krajnje karikirajući stvarnu situaciju, on se može predstaviti kao ogromna gomila osetljivog fotografskog filma zakopana dovoljno duboko ispod zemlje. Samo neutrini imaju šansu da uopšte probiju izolaciju i dođu do detektora; neki od njih će interagovati sa filmom i time će  biti "uhvaćeni na delu".

Detektor u Gran Sasu je izgrađen sa jednim specifičnim ciljem: njegov zadatak je da detektuje snop neutrina koji dolaze iz CERN-a. Iako svi znamo da se CERN bavi sudarima protona i potragom za Higsovim bozonom, supersimetrijom ili tamnom materijom (a neki bi rekli i pokušajem da se uništi svet), treba napomenuti da u okviru CERN-a postoji i niz sporednih eksperimenata koji nisu toliko atraktivni javnosti, ali su itekako zanimljivi fizičarima. O ovim eksperimentima se može napisati i ceo veći tekst, ali za sada ćemo se fokusirati na jedan specifičan eksperiment, CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso), u kojem snop brzih protona iz CERN-a biva propušten kroz grafitnu "metu" i pretvoren u snop miona i piona, nestabilnih čestica koje se relativno brzo po nastanku raspadaju na elektrone i neutrine. Dakle, u sklopu CNGS-a se od snopa protona dobija snop neutrina, i taj snop je upravo usmeren ka 730km udaljenom detektoru u Gran Sasu, gde fizičari --- članovi OPERA kolaboracije --- čekaju da bar neki od CERN-ovih neutrina budu detektovani.

OPERA je skraćenica koja označava "Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus".  Svrha njenog postojanja je merenje oscilacija neutrina --- jedinog poznatog fenomena u kome se čestice opisane Standardnim Modelom zapravo ne ponašaju prema predviđanjima Standardnog Modela. Koliko god oscilacije neutrina zvučale zanimljivo, one naočigled nemaju veze sa mogućim kretanjem neutrina brže od svetlosti. Štaviše, one bi trebalo da predviđaju upravo suprotno --- koliko mi razumemo fiziku neutrina, oni osciluju samo ako imaju masu; Standardni Model ih je do sada uvek smatrao bezmasenim česticama koje se kreću brzinom svetlosti. Ali ako neutrini imaju masu, kao što svi dosadašnji eksperimenti nagoveštavaju, onda se oni moraju kretati sporije od svetlosti, ne brže od nje. Utoliko je nedavni rezultat tima OPERA i čudniji. Rutinski upoređujući vreme potrebno neutrinima da stignu iz CERN-a do Gran Sasa sa rastojanjem između ovih lokacija, fizičari su otkrili da su neutrini stigli u detektor 60ns pre nego što bi stigli da su se kretali brzinom svetlosti. Naravno, sva merenja imaju i grešku --- ali greška koju su eksperimentatori procenili je toliko mala da je skoro nezamislivo da je izmereni rezultat samo čudna statistička fluktuacija. Posle mnogo provera, kolaboracija je rešila da objavi svoj rezultat i postavi ga pod lupu naučne javnosti. Ovo je urađeno na najkorektniji mogući način, veoma oprezno i bez ijedne bombastične tvrdnje.  Poslednje dve rečenice rada su blistavi primer opreznog izveštavanja:         

"Uprkos velikoj značajnosti ovog merenja i stabilnosti naše analize, potencijalno ogromni značaj ovog rezultata motiviše nastavak naših istraživanja radi proučavanja eventualnih, do sada nepoznatih, sistematskih efekata koji bi objasnili uočenu anomaliju. Namerno nismo pokušali da damo nikakvu teorijsku ili fenomenološku interpretaciju rezultata."

Čini se da veliki deo naučnih krugova nije bio toliko iznenađen vešću o brzim neutrinima koliko je bio zatečen neočekivano eksplozivnom reakcijom medija. Jedan korektan naučni rad je pretvoren u vest koja se našla na svim medijima. Blogosfera je eksplodirala. Komentatori svih zemalja su se javljali u buljucima. I srpska javnost je dala svoj doprinos urnebesu izveštajući o tome kako je Nikola Tesla sve to već predvideo pre 80 godina. Ova reakcija medija je izazvala i povratnu internu reakciju fizičara-"čestičara": pričanje o neutrinima je tokom poslednjih nedelju dana postalo tabu-tema, povod za šale (na račun medija) i socijalni faux-pas. Ozbiljne diskusije o neutrinima i eksperimentu OPERA su retke na globalnom nivou. Opšti konsenzus je jednostavan: dobili smo besmislen rezultat, nešto što se nikako ne bi smelo desiti ako su specijalna relativnost i kvantna teorija polja (rečju: Standardni Model) tačni. Ali Standardni Model u principu radi sa ogromnom preciznošću, a svi znaju koliko je teško korektno proceniti sve greške u eksperimentu. (Još jedna interesantna tema nekog budućeg teksta bi se mogla baviti neočekivanim uzrocima grešaka u eksperimentima.) Sve u svemu, čini se da nema razloga za paniku; još više ljudi će ponovo proanalizirati rezultate koje je objavila OPERA, i svi očekuju da će neko uočiti grešku u analizi.

Da li to znači da su naučnici odbili da veruju da se neutrini kreću brže od svetlosti" Ne, nikako. Neutrini su, po svemu sudeći, čudne čestice. Teško ih je detektovati, a još i osciluju, a to nije bilo predviđeno. (Naravno, postoje dobri modeli koji će uklopiti ove oscilacije u Standardni Model, ali da bi ti modeli bili prihvaćeni moramo da sačekamo još nekoliko godina dok neki novi eksperimenti ne objave svoje podatke.)  U svakom slučaju, još neka anomalija u svetu neutrina nije ništa neočekivano. Većina fizičara ionako veruje da ćemo neutrine razumeti tek kada razumemo i neku teoriju koja je fundamentalnija od Standardnog Modela (možda teoriju struna, ali to je takođe tema za neki drugi, duži tekst, ili možda čak i niz knjiga). Stav većine fizičara je verovatno najbolje dočarao jedan od prvih fizičara-komentatora na ovu temu, Čang Ki Đung, profesor sa njujorškog univerziteta u Stoni Bruku: "Ne bih se kladio u svoju ženu i decu [da će ovaj rezultat biti opovrgnut], ali bih se kladio u svoju kuću".

Nedelju dana posle objavljivanja OPERA rezultata, na arhivu radova se već može naći izvestan broj analiza --- neke se bave opovrgavanjem validnosti analize grešaka merenja, a neke se bave konstrukcijom komplikovanih modela (inspirisanih strunama i branama) koji pokazuju kako apsolutno nema nikakvih problema u stvaranju modela u kojima se neke čestice kreću brže od svetlosti. Verovatno će samo mali broj ovih radova će imati dugotrajnu vrednost, ali to nije ništa čudno. Nalazimo se na samoj granici znanja o fundamentalnim zakonima univerzuma, i jedini poznati način za ispitivanje ove granice je bazanje u mraku metodom pokušaja i pogrešaka. Ovo je krajnje neefikasni metod, ali je najbolji za koji znamo; da bismo ga koristili, moramo uvek biti beskrajno strpljivi, pažljivi i kritički nastrojeni. Science as usual, što bi rekla većina fizičara.
 
Referenca:

[1] http://arxiv.org/abs/1109.4897v1