Het nieuws zat er al een tijdje aan te komen. Natuurkundigen vingen de afgelopen weken al geluiden op dat in het ondergrondse laboratorium van Gran Sasso in Italië iets bijzonders aan de hand was. De opwinding is terecht: het Italiaanse lab heeft deeltjes in de kraag gevat die de door Einstein opgelegde snelheidslimiet van licht hebben overtreden. Althans, dat claimen ze. Maar klopt het ook?

Ongrijpbare deeltjes

Eerst even het experiment. Het Italiaanse lab – anderhalve kilometer onder de bergen van de Apennijnen – bevat een gigantische detector (genaamd OPERA) die speurt naar neutrino’s. Dat zijn vrijwel ongrijpbare deeltjes die bijna niets wegen en nauwelijks reageren met andere materie. Het deeltjesinstituut CERN vuurt vanuit haar lab in het Zwitserse Genève van zulke neutrino’s richting OPERA.

Omdat neutrino’s zo ongrijpbaar zijn, heb je enorme detectoren nodig om ze waar te nemen. Zoals deze OPERA-detector. OPERA staat voor Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus.

OPERA collaboration

De neutrino’s vliegen dwars door de aarde heen en leggen de afstand van 730 kilometer in een mum van tijd af. Sterker nog: het bleek dat deze deeltjes zestig nanoseconden eerder bij OPERA aankwamen dan wanneer ze met de lichtsnelheid zouden reizen. De OPERA-onderzoekers hebben gedurende drie jaar zo’n 16.000 neutrino’s kunnen meten. Dat leidde tot een foutmarge van slechts tien nanoseconden, klein genoeg om binnen de deeltjesfysica te spreken van een ‘officieel resultaat’ (in plaats van een toevalstreffer).

Slag om de arm

De onderzoekers konden het zelf amper geloven. Ze zijn dan ook maanden bezig geweest om hun metingen te controleren en hercontroleren op fouten. Maar die vonden ze niet. Dus presenteren ze hun resultaten nu aan de natuurkundige wereld, met de vraag of men mee wil helpen. Ze vragen collega’s – van het Amerikaanse Fermilab bijvoorbeeld – om de experimenten te herhalen. Zonder bevestiging, danwel ontkrachting van de resultaten, houden de OPERA-onderzoekers zelf ook een slag om de arm. Want het zal geen verrassing zijn dat vanuit de natuurkundige gemeenschap sceptisch is gereageerd.

Wat zou Albert Einstein van dit resultaat hebben gevonden, als hij nog geleefd had?

Volgens Einstein en zijn relativiteitstheorie kan niets sneller gaan dan de lichtsnelheid. Iets wat sindsdien keer op keer door experimenten is bevestigd. Daarom zal ook nu zeer secuur worden gezocht naar fouten in de opzet van het experiment.

In Science Magazine vraagt neutrino-expert Chang Kee Jung (Stone Brook University, VS) zich bijvoorbeeld hardop af of je met GPS – dat voor de tijdmetingen gebruikt werd – wel aan zo’n kleine meetfout kunt komen.

Oorzaak en gevolg

Maar mocht een ander experiment de resultaten bevestigen en de metingen blijken écht te kloppen, dan zou dat een flinke bouwsteen onder de natuurkundetheorieën weghalen. Omdat in onze huidige opvatting niets sneller kan dan het licht, kan een gevolg nooit vóór de oorzaak plaatsvinden. Bij een lichtsnelheid die niet constant is, verdwijnt deze ‘causaliteit’ en kan dat wel. Ook terug in de tijd reizen behoort dan theoretisch tot de mogelijkheden. Zo ver is het echter nog lang niet, de kans dat de theorieën van Einstein op de schop moeten achten natuurkundigen op dit moment nog steeds nihil.

Zie ook:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/neutrino/lichtsnelheid/index.atom?m=of", “max”=>"8", “detail”=>"minder"}