光速よりも早く - ニュートリノと相対性理論

アインシュタインの相対性理論と矛盾するように見える実験が真に意味することは何か?

1887年に物理学者たちは彼らの主題にかなり自己満足を感じていた。彼らは現実をよく理解し、未来はかつてないほど正確に測定されるものだろうと考えた。それに続く30年間は、電子、原子核、放射能、量子理論、そして相対性理論の発見により、物理学は完全に変わった。しかし、この全てについての真珠の中の砂は、その年にアルバート・マイケルソンとエドワード・モーリーという二人の研究者による、観察者がどれだけ早く動いても、光の速さは一定だという奇妙な観察の中にあった。

彼らの主題が別のマイケルソン=モーリーの瞬間を持とうとしているのかとあれこれ思い巡らせている物理学者もいる。9月23日にヨーロッパの主要な物理実験所であるCERNの研究者達がニュートリノと呼ばれる亜原子粒子がジュネーヴのそばにあるその実験所の本部から地殻を通り抜けて730キロ離れた地下の探知機まで急速に駆け抜け、それは光がその距離を駆け抜けるのにかかる時間よりも10億分の1秒早かったと発表した。速さの違いはわずかだが、示唆するものは巨大だ。

全ての生徒(とウィキペディアを見ることのできる記者)が知っているように、マイケルソンとモーリーの発見を正確に説明するようアルバート・アインシュタインによって考案された特殊相対性理論に逆らってこれは飛んでいる。物理学者がそれを壊すためにほとんどのことを試し、欠けていることがないと見つけたと考えている特殊相対性理論は、物質が速度を上げれば時間が遅くなると述べている。時間は、光が真空中を素早く動く速さである、一秒に299,792,458メートルに達した時に、止まる。それより早く動けば、あなたは時間を遡ることになるだろう。

もし、CERNのニュートリノが本当に光よりも早く動いているのならば、それはだから大きな事だ。19世紀の先輩の傲慢さに気がついている現代の物理学者たちは、彼らの主題が終わったとは考えていない。しかし、彼らもまた相対性理論の鎧の傷を見つけたが、全てをこじ開けるには至っていない。これはそのような傷だろう。たとえ参加した研究者達がその装置を入念に調査したとしても大衆の意見は恐らく実験のエラーで説明がつくだろうという、その結果を前にしての彼らの用心は、理解できる。誰もなにか明らかなことで卵を顔に投げつけられたくない。

 

全てについての理論

もしその結果が本当ならば、それは全てを変える。特に、有りそうな説明は、紐理論が前提とするよく知られた長さ、幅、高さ、そして時間の他の次元の一つを通って、ニュートリノがショートカットをしたというものだ。この5次元の道に沿って測れば、アインシュタインはまだ正しいかもしれない。(彼が全部の物語を知っていたわけではないので、彼が間違いを犯していたとしても大したことではないだろう。)実は、このように4次元を超えて動くことはまた、物理学者がアインシュタインの仕事と、別の20世紀の物理学の偉大な大発見であるが、相対性理論と重なることを拒絶している量子理論を統合しようとすることができるかもしれない。恐らく11次元までも含んだ全ての統一理論は、それからやってくるだろう。

一つの確認されていない観察にしがみつくにはそれは多すぎる。しかし、1887年には誰もマイケルソン=モーリーの実験の結果を予測出来なかった。もし、CERNの結果に問題点が見つかったら、全てが素早く絨毯の下に払いのけられ、忘れられるだろう。何の問題もなければ、理解の驚くべき未来が招き寄せられる。
 

発行日: 
2011-10-01
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