Pieter Odendaal. Hoekom neutrino’s belangrik is
So twee weke gelede versprei die nuus soos ’n mini-veldbrand oor die web heen dat fisici in Italië bevind het dat neutrino’s vinniger as die spoed van lig kan beweeg. Ek sê mini-veldbrand, want hierdie radikale resultaat het maar gesukkel om opslae te maak tussendeur ons politici se newspeak, die bokke wat ons trots maak in Nieu-Seeland en Palestina se pleidooi vir onafhanklikheid.
Die neutrino-detektor by die Gran Sasso Nasionale Laboratorium in Italië
Hier’s basies wat gebeur het: wetenskaplikes by CERN het via partikelversnellers ’n straal neutrino’s 732km vêr na ’n laboratorium in Italië geskiet. Neutrino’s is sub-atomiese deeltjies met bykans geen massa nie wat ongehinderd deur materie kan beweeg – biljoene neutrino’s reën deur jou terwyl jy hierdie woorde lees. Die wetenskaplikes by die Gran Sasso Laboratorium in Italië het superakkurate lesings versamel van die tyd wat die neutrino’s geneem het om die 732km na Italië af te lê. Met hierdie data kon hulle die spoed waarteen die neutrino’s tussen atome deur voortsnel met ’n hoë statistiese sekerheid bereken. Hul gevolgtrekking: neutrino’s beweeg teen 60 nanosekondes vinniger as die spoed van lig in ’n vakuum.
(Lig reis teen 299 792 458 meter per sekonde. Om jou ’n idee te gee van hierdie breinbrekende spoed, verbeel jou jy vuur ’n koeël parallel met die aardoppervlakte af wat teen 300 miljoen kilometer per sekonde trek. As jy die effek van swaartekrag ignoreer, sal daardie koeël sewe maal om die aarde reis en dus sewe keer deur jou bors skiet voor een sekonde verby is.)
Goed, terug by die eksperiment: Die resultate is ongelooflik, letterlik. Danksy Einstein word die snelheid van lig die afgelope eeu lank beskou as die maksimum snelheid waarteen enigiets in die heelal kan beweeg. Einstein se onsterflike vergelyking E=mc2 berus op hierdie aanname. Maar dit lyk nie of neutrino’s hul veel aan Einstein skeel nie. Die Italiaanse eksperiment is radikaal omdat dit heelalskuddende implikasies kan hê vir hoe ons oor die nuts en bolts van materie dink.
Dié dat fisici regoor die wêreld gelos het waarmee hulle ook al besig was om die resultaat van die eksperiment te check en te double check en te triple check. Sommige siniese omies beweer die eksperiment moet eenvoudig foutief wees; ander het reeds begin spekuleer oor wat die presiese implikasies van die eksperiment mag wees. Die bevinding kan dalk help om string theory reg te bewys; dit kan dalk Schrödinger se kat van die limbo van lewendood red en sodoende kwantummeganika op sy kop keer. Hoe presies hierdie implikasies uit die resultate van die eksperiment volg, sal jy vir mense met ’n doktorsgraad in fisika moet vra.
En alhoewel die resultate nie noodwendig enigiets aan ons daaglikse doen en late gaan verander nie, kan hierdie eksperiment moontlik ’n hoofkarakter word in die verhaal wat ons vir mekaar oor die heelal vertel. Wat ’n jammerte dat baie van ons meer belangstel in die spookasemstories van anoreksiese akteurs of die uiteinde van een of ander bloeddorstige gewedywer om ’n eiervormige bal as die stories waaruit sterre bestaan.
Ten laaste, twee gedigte wat ons verbintenis met en kennis oor die heelal vier. Die eerste vers is geskryf deur Julian Huxley, ’n belangrike bioloog en Aldous Huxley se kleinsein. Die tweede gedig is oorgelewer deur //Kabbo, getranskribeer deur Bleek en Lloyd en oorgedig in Afrikaans deur Antjie Krog.
God and Man
The world of things entered your infant mind
To populate that crystal cabinet.
Within its walls the strangest partners met,
And things turned thoughts did propagate their kind.
For, once within, corporeal fact could find
A spirit. Fact and you in mutual debt
Built there your little microcosm – which yet
Had hugest tasks to its small self assigned.
Dead men can live there, and converse with stars:
Equator speaks with pole, and night with day:
Spirit dissolves the world’s material bars –
A million isolations burn away.
The Universe can live and work and plan,
At last made God within the mind of man.
© Julian Huxley, 1932. Essays of a biologist.
die dogter van die eerste mense wat sterre gemaak het
(fragment)
die vuur-as van die houtkole wat hier lê moet die Melkweg word
dit moet wit lê al langs die lug
dat die sterre buite die Melkweg staan terwyl die Melkweg
die Melkweg is
sodat die sterre voortseil langs die Melkweg verby
seil in hulle voetspore
die lug lê stil
dit is die sterre wat draai terwyl hulle seil al met die voetspore langs
die sterre word wit as die son uitkom
as die nag kom word hulle rooi
dan begin die Melkweg saggies gloei
en die aarde lê soos as in die lig
© //Kabbo, vertaal deur Antjie Krog, 2002. Met woorde soos met kerse.
Pieter, dis nie net siniese omies wat die resultate betwyfel nie. Terwyl die mmontlikheid wel bestaan dat die resultate akkuraat mag wees is daar ook ‘n besliste moontlikheid dat die skynbare resultaat die gevolg mag wees van wat mens seker maar ‘n statistiese randeier kan noem. Slegs verdere eksperimente sal lig op hierdie opsraakwekkende saak kan werp. Persoonlik hou ek nie my asem op nie.
Pieter jy mag dalk belangstel om te weet (as jy nie reeds daarvan bewus is nie) dat die fisici van CERN en die Gran Sasso laboratoriums die eksperiment herhaal het om sommige van die besware wat teen hul bevindings (en meer spesifiek die metodiek) geopper is die hoof te bied. Een beswaar was dat die protonpolse wat gebruik is om die neutrinos te genereer in fisiese terme baie lank was – 10,5 mikrosekondes. Dit het sommige mense laat wonder of individuele neutrinos wat by die detektor opgedaag het vroeg of laat in hierdie pols gegenereer is en die eksperimenteerders het nie ‘n manier gehad om dit vas te stel nie. Gevolglik was daar onsekerheid oor die “reistyd” van die neutrinos.
Die eksperiment is herhaal met ‘n polstyd van 3 nanosekondes, oftewel 3 biljoenstes van ‘n sekonde, wat baie van die onsekerheid uit die weg geruime het. Die resultaat was dieselfde en statisties hoogs beduidend.
Daar is egter nog ‘n bron van onsekerheid, naamlik dat daar van GPS gebruik gemaak is om die horlosies aan die begin- en eindpunte te sinchroniseer. Hierdie metode is nog nie tevore gebruik nie, dit wil sê nog nie buite die twee eksperimente van CERN nie en die geldigheid van hierdie metode moet nog vasgestel word.
Mens moet natuurlik in gedagte hou dat volgens die “superfluid vacuum theory” van kwantumfisika (ek weet nie wat dit in Afrikaans is nie) is die superluminale spoed van partikels toelaatbaar en is hul gedrag nie meer binne die grense van relatiwiteit nie. Voorts, as ‘n partikel reg van sy ontstaan af vinniger as lig beweeg, dit wil sê nie versnel moet word nie, dan is superluminale spoed ook toelaatbaar. Daar is reeds in ek dink die 80-erjare al gespekuleer oor sulke partikels wat “tachyons” genoem is. Tot dusver is hulle nog nie waargeneem nie. Terwyl ‘n partikel volgens relatiwiteit nie deur die ligspoedgrens kan breek nie is dit heeltemal Ok as dit nou eers aan die ander kant van hierdie grens is.