Задним числом · OPERA, 2011
Нейтрино быстрее света
В 2011 году эксперимент OPERA сообщил, что нейтрино пролетают 730 км на 60 наносекунд быстрее света. Сверяем это число с измерениями, сделанными позже на том же пучке.
В графе утверждений: δt = 60,7 нс · выдержало опыт: δt = 0 нс Научный консенсус, Субстанция Буртаева
Относится к теории: Сверхсветовые нейтрино (OPERA-2011)
Мюонные нейтрино пучка CNGS приходят раньше света на δt ≈ 60,7 нс, то есть (v − c)/c ≈ 2,5·10⁻⁵
- П1измерение OPERA-2011 верно
Часы на двух концах базы синхронизированы, задержки сигналов в электронике известны с заявленной точностью — поэтому 60,7 нс измеряют пролёт нейтрино, а не аппаратуру.
- В1измерение ICARUS верно вспомогательная
Часы и задержки ICARUS откалиброваны с заявленной точностью.
- В2одна и та же величина вспомогательная
Оба опыта измеряют одно и то же: скорость нейтрино пучка CNGS не менялась между 2011 и 2012 годами и не зависит от режима пучка.
- В3окончательная обработка OPERA верна вспомогательная
Пересмотр 2012 года исправил найденные неисправности и не внёс новых.
П — посылки самого утверждения. В — вспомогательные: на них стоят отдельные тесты. Тест, исключивший утверждение, опровергает сочетание всех своих посылок, а не какую-то одну из них.
П1 измерение OPERA-2011 верно
Сохранить его можно, только отказавшись от одной из вспомогательных посылок: В1 измерение ICARUS верно и В3 окончательная обработка OPERA верна или В2 одна и та же величина и В3 окончательная обработка OPERA верна.
Какое звено неверно, тест не говорит: верными не могут быть одновременно оба измерения и их равенство. На П1 указала сама коллаборация — в феврале 2012 года она сообщила о неплотном оптоволоконном разъёме и генераторе тактовой частоты, а окончательный результат OPERA согласуется с нулём.
Против независимого измерения ICARUS на том же пучке (2012)
исключено даннымиопровергнуто сочетаниеП1∧В1∧В2
Воспроизведено: утверждение исключают независимые группы — Borexino; ICARUS; LVD.
в единицах нс
Против окончательного результата самой OPERA (2012)
исключено даннымиопровергнуто сочетаниеП1∧В3
Воспроизведено: утверждение исключают независимые группы — Borexino; ICARUS; LVD.
в единицах нс
Ось линейки: δt, нс — на сколько нейтрино опережают свет. Толстая черта — ±1σ, тонкая — ±2σ. Шкала расхождения под каждым тестом логарифмическая: деления 1, 10, 100, 1000σ.
Карта числа
Время отправки пучка в CERN и время прихода нейтрино в Гран-Сассо; расстояние по геодезии GPS.
δt = время пролёта света − время пролёта нейтрино; (v − c)/c = c·δt / L.
Часы на двух концах базы синхронизированы, а задержки сигналов в электронике известны с заявленной точностью.
Утверждение
В сентябре 2011 года коллаборация OPERA сообщила: мюонные нейтрино пучка CNGS проходят 730 км от CERN до лаборатории Гран-Сассо и приходят на 60,7 нс раньше, чем пришёл бы свет. Это соответствует (v − c)/c ≈ 2,5·10⁻⁵ — нейтрино быстрее света. От скорости света результат отстоял примерно на 6σ.
Что это значит
Утверждение исключено независимым измерением ICARUS на том же пучке: 5,8σ. Окончательный результат самой OPERA 2012 года отстоит от первого на 3,6σ и по отдельности его не исключает — но и сам с нулём согласуется.
В феврале 2012 года коллаборация сообщила о двух возможных источниках ошибки в системе синхронизации: неплотно подключённом оптоволоконном разъёме и генераторе тактовой частоты (Nature News, 23.02.2012).
Слабое место было в строке «принято»: результат держался на синхронизации часов, а не на физике нейтрино.
Источники чисел
opera2011_v1_dtOPERA Collaboration, arXiv:1109.4897v1 (22.09.2011), аннотацияicarus2012_dtICARUS Collaboration, arXiv:1208.2629 (2012), аннотация
python -m judges.run_all --card opera2011