計算が合わないが…!?：心如つれづれ：SSブログ

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計算が合わないが…!?　[科学] [編集]

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http://www.afpbb.com/article/environment-science-it/science-technology/2830135/7817623
ニュートリノの速度は光の速度より速い、相対性理論と矛盾 CERN
2011年09月23日 12:19　発信地:パリ/フランス

スイスの欧州合同原子核研究機構（European Centre for Nuclear Research、CERN）でモニターを見つめる研究者（2010年3月30日撮影、資料写真）。(c)AFP/FABRICE COFFRINI

【9月23日 AFP】素粒子ニュートリノが質量を持つことの最終確認を目指す国際共同実験OPERA（オペラ）の研究グループは22日、ニュートリノの速度が光速より速いことを実験で見出したと発表した。確認されれば、アインシュタイン（Albert Einstein）の相対性理論に重大な欠陥があることになる。

　実験では、スイスの欧州合同原子核研究機構（European Centre for Nuclear Research、CERN）から730キロ先にあるイタリアのグランサッソ国立研究所（Gran Sasso Laboratory）へ、数十億のニュートリノ粒子を発射。光の到達時間は2.3ミリ秒だったが、ニュートリノの到達はそれよりも60ナノ秒ほど早かった（誤差は10ナノ秒以下）。ニュートリノの速度は毎秒30万6キロで、光速より毎秒6キロ速いことになる。

　OPERAのスポークスマンを務める物理学者のアントニオ・エレディタート（Antonio Ereditato）氏は、「ニュートリノの速さを知るための実験だったが、このような結果が得られるとは」と、本人も驚きを隠せない様子。発表に至るまでには、約6か月をかけて再検証や再テストなどを行ったという。

　研究者らはなお今回の結果には慎重で、世界中の物理学者らに精査してもらおうと、同日ウェブサイト上に全データを公開することにした。結果が確認されれば、物理学における理解が根本から覆されることになるという。

■物体を貫通するのに加速？

　ニュートリノは、太陽などの恒星が核融合を起こす時の副産物だ。電気的に中性な粒子で、極めて小さく、質量を持つことが発見されたのはごく最近のこと。大量に存在しているが検出は難しいことから「幽霊素粒子」とも呼ばれる。

　ただし、アインシュタインの特殊相対性理論に沿えば、物質は真空では光より速く移動することができない。

　ニュートリノは地球の地殻を含めて物体を貫通して移動しているが、「移動速度が（貫通により）遅くなることはあっても光速以上に加速することはあり得ない」と、データの再検証に参加したフランスの物理学者、ピエール・ビネトリュイ（Pierre Binetruy）氏は、疑問点を指摘した。

　2007年に米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）で同様の実験に参加した英オックスフォード大（Oxford University）のアルフォンス・ウィーバー（Alfons Weber）教授（素粒子物理学）は、光速より速いニュートリノが現行の理論と相容れないことを認めた上で、測定誤差の可能性を指摘し、同様の実験を行って結果を検証する必要性を説いた。

　フェルミで行われた実験では、やはりニュートリノの速度が光速をやや上回っていたが、結果は測定誤差の範囲内だったという。

■4次元とは別の次元？

　理論物理学者は、ニュートリノの予想外の速さを説明するための新たな理論を構築する必要に迫られるだろう。

　先のビネトリュイ氏は、ニュートリノが4次元（空間の3次元＋時間）とは別の次元への近道を見つけたのかもしれないと話した。「あるいは、光速は最速とわれわれが思い込んでいただけなのかもしれない」

(c)AFP/Marlowe Hood
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http://www.afpbb.com/article/environment-science-it/science-technology/2831053/7836081
【図解】ニュートリノ、光より速い？

【9月27日 AFP】素粒子ニュートリノが質量を持つことの最終確認を目指す国際共同実験の概要を示すもの。この実験でニュートリノが光りよりも速く移動する可能性が示唆された。(c)AFP
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　真空中の光速度は、2.99792458×10^8m/sです。

　記事の中にある、ニュートリノの速度が毎秒30万6kmだというのが本当であれば、
3.00006000×10^8m/s － 2.99792458×10^8m/s ＝ 0.00213542 ×10^8m/s
＝ 213542m/s ＝ 213.542km/s
となりますので、光速度よりも毎秒6kmだけ速いとはなりません。

　光速度での到達時間を計算すると、
730000m÷（2.99792458×10^8m/s）＝ 0.002435017s
と、なります。
　光速度よりも、60ナノ秒だけ短い時間で到達したのであれば、
0.002435017s － 0.000000060s ＝ 0.002434957s
で、到達したことになります。
　この到達時間で、ニュートリノの速度を計算すると、
730000m ÷ 0.002434957s ＝ 299799955.4m/s
と、なります。
　これを、光速度と比較すると、
299799955.4m/s － 299792458m/s ＝ 7497.4m/s
と、なります。

　光よりも、60ナノ秒だけ速いというのが本当だとすると、速度の差は、毎秒7.497kmとなり、記事の中の6kmだけ速いということにもなりません。

　記事の中に出てくる数字で検算すると、速度も時間も微妙におかしな値になっています。どこが間違っているのか、暇があれば、もう少し詳しく計算してみたいと思いますが、そもそも、ジュネーブのCERNとグランサッソのLNGSの距離が、730kmというのは正しいのでしょうか。ここに誤差があると、いくら計算しても合うはずがありませんが…

（by　心如）

〔松山千春　旅立ち〕