Deeltjes reizen sneller dan het licht?

[Bartjes]

Dat is inmiddels de zesde keer dat je dit herhaalt...Misschien helpt dit je verder?

Dank, ik was inmiddels de tel kwijt. Het lijkt me geen triviaal punt. Ik hoop voor jou en mij dat het antwoord hierin te vinden is.

[Bartjes]

Men gaat inderdaad uit van een met de aarde meedraaiend referentiestelsel.

Gelukkig las ik wel dit:

7.3 The Sagnac effect on the CERN-LNGS distance

The Earth rotation effect (so called Sagnac effect), that is the displacement of the OPERA detector point at LNGS during the neutrino Time Of Flight (TOF) due to the Earth rotation, must be considered, in order to compute the distance really travelled by neutrinos, and then to correctly evaluate the neutinos velocity. At first, it is quite important to underline that neutrinos move, with respect to the Earth, from N-W (CERN) to S-E (LNGS) and the Earth rotates towards E, therefore Earth rotation causes an increase of the distance with respect to the already computed geometric distance in ETRF2000.

To compute the Sagnac effect, the following hypotheses were introduced:

# the angular velocity of the Earth is considered constant during the neutrinos TOF

# the reference system with origin in Earth barycenter, but not rotating with the Earth, is considered quasi-inertial

# special relativity rules for the velocities composition are hold [7][8] in this quasi-inertial reference system

Under these hypotheses, the calculation yields an increase distance of 66 cm, corresponding to a TOF of 2.2 ns; therefore, the Sagnac effect is certainly signficant with respect the distance accuracy and has to taken into account.

Toch lees ik daar weer iets raars in: “the distance really travelled by neutrinos”. Ofwel je definieert de tijden en afstanden in het met de aarde meedraaiende stelsel, ofwel in het quasi-inertiale met het zwaartepunt van de aarde verbonden maar niet meedraaiende stelsel.

[Bartjes]

Aanvullend nog het volgende. Stel dat we de afgelegde afstand en de reistijd beschouwen in het quasi-inertiale referentiestelsel dat met het zwaartepunt van de aarde is verbonden maar dat niet meedraait. Dan mogen we dus niet de tijd van de klokken op aarde gebruiken. Ik ben heel benieuwd wat er uit zou komen wanneer je zo de snelheid van de neutrino's zou berekenen. Dat gaat dan aardig in de richting van de benadering van Ronald van Elburg.

[Marko]

Men gaat inderdaad uit van een met de aarde meedraaiend referentiestelsel.

[...]

Toch lees ik daar weer iets raars in: “the distance really travelled by neutrinos”. Ofwel je definieert de tijden en afstanden in het met de aarde meedraaiende stelsel, ofwel in het quasi-inertiale met het zwaartepunt van de aarde verbonden maar niet meedraaiende stelsel.

Beide stelsels zijn quasi-inertiaal, zowel het gebruikte stelsel als het stelsel dat meebeweegt met het centrum van de Aarde. Maar dat is wat hier voor verwarring zorgt. (een en ander had wel wat helderder geformuleerd kunnen worden)

De laatste opmerking heeft betrekking op het met-de -Aarde-meedraaiende stelsel. Dat stelsel is quasi-inertiaal, dus binnen dat stelsel mogen snelheden worden opgesteld met de "regels" zoals die uit de SRT rollen, en dat is de randvoorwaarde waar de berekeningen op zijn gebaseerd. Dat mag omdat de hoeksnelheid van de Aarde niet bijzonder groot is en constant (op de tijdschaal van de meting), en omdat de Aarde zelf (the reference system with origin in Earth batycenter) op de tijdschaal van de meting min of meer rechtdoor vliegt, met min of meer constante snelheid.

[Thionyl]

Hoorde vanmiddag een wetenschapper er over praten. Het schijnt dat het checken op een andere locatie wel tot 2 jaar kan duren. En de synchronisatie v/d klokken schijnt ook best lastig te zijn.

[physicalattraction]

Ik was nogmaals naar het experiment aan het kijkenen vroeg me af of het volgende correct is. Hopelijk is er iemand hier op het forum die er meer verstand van heeft dan ik.

De neutrinos komen aan in de LNGS en worden gedetecteerd door grote platen. Deze bestaan uit afwisselend loden platen en emulsielagen. Het lood dient ervoor dat de neutrino een interactie ondergaat en een muon vormt. Dit geladen deeltje wordt vervolgens gemeten door de emulsielaag. Deze werkt als een fotografische film, die later uitgelezen moet worden, met sub-micrometer precisie. De timing is niet te achterhalen. Om te weten welke films er uitgelezen moeten worden, is er na enkele platen lood en emulsie de Target Tracker (TT) gebouwd, welke bestaat uit scintillatoren. De ontstane geladen deeltjes veroorzaken een foton, welke getransporteerd wordt naar een photon multiplier tube (PMT) en daar gedetecteerd wordt. Hiervan is wel de timing te achterhalen. In plaats van interactie in het lood, gebeurt dit ook in de rots voor de detector.

• Vraag 1: Is dit inderdaad wat er gebeurt?
• Vraag 2: Welke reactie treedt er op in het lood?
• Vraag 3: Wat is een neutral current event? Hoe wordt dit gemeten?
• Vraag 4: De TT heeft een resolutie van enkele cm. Klopt het dat deze resolutie voldoende is, omdat deze in het vlak loodrecht op de bewegingsrichting van de neutrino's is?
• Vraag 5: Zijn de emulsielagen uberhaupt gebruikt voor dit specifieke experiment, of zijn deze alleen nodig voor het oorspronkelijke experiment?

[eendavid]

Er is (oud) nieuws, dat mi het melden waard is: een statistische analyse leert dat men geen superluminale snelheden terugvindt als men niet a priori onderstelt dat de vorm van de neutrino-puls overeenstemt met de vorm van de proton-puls. Je zou denk ik kunnen zeggen dat ze, door een subdeel van de data te bekijken (de aankomsthelling en de vertrekhelling) en door geen functievorm voorop te stellen, een andere foutenmarge vinden.

@phys-attr: Ik kan slechts een beperkt antwoord geven. Een neutrino interageert via de zwakke kernkracht, dwz door de uitwisseling van een W^+, W^- of Z boson. Zendt een neutrino een Z boson uit, dan blijft het een neutrino (maar het kan een elektron bvb. een detecteerbare -via cherenkov straling- versnelling geven). Het is onmogelijk om de smaak van het neutrino te vinden. Dit is een 'neutral current event', omdat Z neutraal is.

Zendt het neutrino een W^+ boson uit, dan vervalt het in een lepton (een elektron-neutrino in een elektron, een muon-neutrino in een muon, analoog voor tau). Deze leptonen kunnen gedetecteerd worden, en men kan zo ook de smaak achterhalen. Gran Sasso is vooral hierin geïnteresseerd (want op zoek naar flavor mixing), maar voor het snelheidsexperiment hebben ze ook neutral current events bestudeerd. In de praktijk van OPERA betekent dit

\(\nu_\mu+ n\rightarrow \mu+p\)

(en eigenlijk hoopt men vooral op deze reactie met

\(\mu\)

vervangen door

\(\tau\)

). Het lood dient om voldoende neutronen te hebben, al de rest is om het muon te detectoren.

[Squawk]

In het derde experiment lijken de neutrino's toch sneller dan het licht te reizen, terwijl het 'GPS probleem' nog niet is geadresseerd...

Vraag: Het pad dat de neutrino's hebben afgelegd is een rechte lijn, dus ondergronds. Over dat pad is de zwaartekracht niet overal exact hetzelfde, in het midden is het groter dan aan de uiteinden. Dus is er een effect op de tijd. Kan dit het verschil in nanoseconden verklaren?

[haarlem2012]

Die lichtsnelheid is een theoretische waarde, die wel degelijk geldig is voor absoluut vacuum.

Is dat juist, dat de lichtsnelheid een theoretische waarde betreft?

Ik meende dat de lichtsnelheid in vacuum een constante is, die inmiddels weliswaar door uitermate nauwkeurige meetopstellingen precies bepaald is, en als zodanig in de theorie gebruikt wordt, maar ik wist niet dat de lichtsnelheid ook theoretisch bepaald kan worden. Lijkt me niet waarschijnlijk dat deze uit de relativiteitstheorie rolt, daar zit ie nu juist als constante in, toch? Quantumfysica?

[317070]

Lijkt me niet waarschijnlijk dat deze uit de relativiteitstheorie rolt, daar zit ie nu juist als constante in, toch? Quantumfysica?

Omgekeerd, we hebben de meter gedefinieerd op basis van de lichtsnelheid . Vandaar dat de lichtsnelheid nu exact gekend is ten opzichte van de meter en de seconde.

[haarlem2012]

Dus.

Nu ik alles heb gelezen begrijp ik dat er ofwel écht wat aan de hand is, wat vooralsnog zeer onwaarschijnlijk is, dan wel dat er ergens een systematische fout in de meetoostelling is geslopen, wat vooralsnog niet uitgesloten wordt geacht.

Ik streep weg:

1- effect van al dan geen massa van foton versus neutrino. Immers de foton is massaloos, en al zou de neutrino enige massa blijken te hebben dan zou de snelheid eerder lager dan hoger mogen zijn dan die van licht.

2- effect van zwaartekracht, draaiing der aarde, verschil in klokken, hoewel niet verwaarloosbaar, altijd nog een orde kleiner dan de waargenomen afwijking tov de lichtsnelheid.

3- statistische afwijkingen. Tweede experiment met korte neutrino pulsen sluit dat immers uit.

Ik blijf benieuwd in de ideeën van de experts hier op het forum. Ik had wel een beetje moeite met de haasje-overtheorie. Kwam op mij over als de Baron van Münchhausen, die met zijn rechterhand zichzelf aan zijn hoofdhaar het drijfzand uittrok.

Als ik mijn geld moet inzetten dan gok ik toch op een dwars koperdraadje ergens in de meetapparatuur.

Jammer dat neutrino's zich niet laten afbuigen, door de afstand met een deeltjesreflector flink te vergroten zou je een dergelijke verborgen systematische meetfout er in een mum van tijd uithalen.

Zou de moeite waard zijn om het CERN neutrinokanon op een van de andere detectoren te richten. Moet niet al te lastig zijn, immers ze gaan overal doorheen, toch?

[physicalattraction]

terwijl het 'GPS probleem' nog niet is geadresseerd...

Wat bedoel je hier met 'het GPS probleem'?

Zou de moeite waard zijn om het CERN neutrinokanon op een van de andere detectoren te richten. Moet niet al te lastig zijn, immers ze gaan overal doorheen, toch?

De buis waarin ze de neutrinos produceren (waar de mesonen in vervallen, zie artikel) is 1 km lang. Deze kun je dus niet draaien, je kunt hooguit een nieuwe tunnel bouwen.

[Squawk]

Wat bedoel je hier met 'het GPS probleem'?

http://www.kurzweilai.net/opera-neutrino-e...tm_medium=email

[Squawk]

Kan de geconstateerde snelheid van de neutrino's als volgt verklaard worden?

De neutrino's reizen naar de detector diep onder het aardoppervlak. Hier is de zwaartekracht minder dan op het aardoppervlak, daardoor zal de tijd diep onder het aardoppervlak sneller verlopen. Een waarnemer aan het aardoppervlak zal dus een deeltje dat zich onder het aardoppervlak beweegt als sneller beoordelen dan een deeltje op het aardoppervlak. Dit is te vergelijken met het door een buitenstaander zien van een persoon vallend in een zwart gat, voor de buitenstaander lijkt dit eindelooos te duren. Ook als het Cern en de detector uitgaan van de tijdsnelheid van de diepte waar zij zich bevinden zal een neutrino toch nog sneller lijken te gaan. Dit komt door de afstand van 700km en omdat de aarde een bol is. Een neutrino zal zich halvewege zijn reis zich namelijjk nog 9 km dieper onder het aardoppervlak bevinden daar waar de zwaartekracht nog minder is en de tijd nog sneller gaat.

Volgens mij wordt de zwaartekracht minder, naarmate je verder van de aardkern komt, dus onder de grond zou de zwaartekracht dan juist iets hoger zijn. Maar dezelfde vraag heb ik ook al gesteld. Ik heb met mijn beperkte kennis deze hele draad het oorspronkelijke document doorgelezen en kan niets vinden over het relativistische effect van schommelingen in de zwaarte kracht tijdens de reis van het aardoppervlak in een rechte lijn, onder de grond naar het andere punt aan het aardoppervlak. Ook de vraag van Bartjes over variaties in zwaartekracht door bijvoorbeeld bergen in de buurt is niet beantwoord.

[Bartjes]

Volgens mij wordt de zwaartekracht minder, naarmate je verder van de aardkern komt, dus onder de grond zou de zwaartekracht dan juist iets hoger zijn. Maar dezelfde vraag heb ik ook al gesteld. Ik heb met mijn beperkte kennis deze hele draad het oorspronkelijke document doorgelezen en kan niets vinden over het relativistische effect van schommelingen in de zwaarte kracht tijdens de reis van het aardoppervlak in een rechte lijn, onder de grond naar het andere punt aan het aardoppervlak. Ook de vraag van Bartjes over variaties in zwaartekracht door bijvoorbeeld bergen in de buurt is niet beantwoord.

In het centrum v/d aarde is de zwaartekracht nul (symmetrie).

In de videopresentatie worden aan het eind door het publiek vragen gesteld. De meeste dingen die wij hier bedenken zijn daar langs gekomen. Zo ook over de eventuele algemeen relativistische effecten voor de beweging door de aardkorst. Het staat me bij dat die als verwaarloosbaar worden weggewuifd. Ik heb op het moment niet de tijd die video opnieuw te bekijken (is een hele zit). Belangstellenden raad ik aan daar eerst naar antwoorden te zoeken.

De bergen verstoren het gravitatieveld zodat je moet uitkijken met loodlijnen en GPS-correctie...