Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
A Fizikai Szemle 2012. májusi számában hosszabb cikket közöltünk [1] az OPERA-kísérlet hibásnak bizonyult felfedezése kapcsán, amelyben - túl a kísérlet történetén és értelmezési próbálkozásain - arról igyekeztünk meggyőzni az olvasót, hogy egy ilyen hibás kísérlet is hasznos lehet a fizika fejlődésére. Patkós András elvállalta a cikk bírálatát, és elismerve a leírás pontos voltát, vitába szállt [2] következtetésünkkel. Fő érve az, hogy az OPERA-kísérlet látszólagos megfigyelése, hogy a CERN-ből a Rómától délre fekvő Gran Sasso föld alatti laboratóriumba küldött müon-neutrínók a vákuumbeli fénysebességnél gyorsabban érkeztek meg, annyira ellentmondott mindenféle addigi megfigyelésnek és elméletnek, hogy a szerzőknek eleve hibásnak kellett volna tekinteniük és nem szabadott volna nyilvánosságra hozniuk. Úgy érzem, ez remek alkalom arra, hogy új életet leheljünk a Fizikai Szemle VÉLEMÉNYEK rovatába, mert messzemenően nem értek egyet Patkós András álláspontjával. A fizika történetében rengeteg a példa elképesztő, az addigi világképnek ellentmondó kísérleti és elméleti eredményre, amelyek később igaznak bizonyultak.
Az egyik legismertebb ilyen kísérlet a Michelson-Morley-kísérlet, amely szerint a fény sebessége minden inerciarendszerben azonos, és amely utána alapot adott Einstein paradoxonokkal telítettnek látszó speciális relativitáselméletének. Michelson és Morley eredetileg az éterszelet próbálták megmérni, azaz a Föld mozgásának hatását a fény terjedésére az elektromágnesség hordozójának tekintett éterhez, mint abszolút vonatkoztatási rendszerhez képest. Michelson első, 1881-es mérése, amint azt akkor többen is kimutatták, hibás volt. 1887-ben sikerült azután a két fizikusnak az igazi kísérletet elvégezniük, amely még pozitív eredményt adott az éterszélre, de jóval kisebbet, mint a számított. Ebből később vonták le azt a konklúziót, hogy az eredmény hibahatáron belül zérus, és a fény sebessége minden rendszerben azonos. Ez az eredmény akkor szögesen ellentmondott az általánosan elfogadott elméleteknek, és csak akkor fogadták el, amikor más kísérletek is megerősítették. A mérések értelmezésére megszületett a ma Lorentz-kontrakciónak nevezett elmélet, amely szerint az éterhez képesti mozgás megrövidíti a távolságot és az időt, az étert ezért nem lehet kimutatni. A Lorentz-kontrakció megmagyarázta ugyan az akkori kísérleteket, de hibás elmélet volt. Einstein nem a kísérlettől indíttatva, hanem az elektromágnesség Maxwell-elmélete alapján fejlesztette ki elméletét, immár elvetve az étert.
Az összes kísérlet és elmélet messzemenően alátámasztotta a paritásmegmaradás általános érvényét. A Lee és Yang szerzőpárosnak azonban szöget ütött a fejébe a tau-théta paradoxon: két részecske azonos tulajdonságokkal, csak a bomlásuk ad ellentétes paritású termékeket. Erre felállítottak egy vad hipotézist és azt kísérletileg többen is ellenőrizték. Az eredmény megrázta a világot: kiderült, hogy az atommagok bomlását vezérlő gyenge kölcsönhatás annyira sérti a paritásmegmaradást, amennyire csak lehetséges: a balra (mozgásiránnyal ellenkező irányban) polarizált részecskéket és jobbra polarizált antirészecskéket kedveli. A Nobel-díjas Wolfgang Pauli erre azt mondta: "Nem tudom elhinni, hogy Isten balkezes!" A gyenge kölcsönhatás egyébként a töltés és paritás egyidejű tükrözésével szembeni szimmetriát is sérti, annak a felfedezéséért azonnal, a magyarázatáért évtizedekkel később is adtak Nobel-díjat.
Peter Higgs 1964-ben publikálta híres cikkét a spontán szimmetriasértésről és a Higgs-bozonról. Évtizedekkel később, egy konferencián mesélte el: évekig csak azért hívták előadni, hogy kinevessék az elméletét, hiszen bevezetett egy olyan, valamilyen értelemben tulajdonságok nélküli részecskét, amely nem illett bele sem az elméleti, sem a kísérleti eredményekbe. Azt írja: "igazából csak 1972-ben kezdődött az életem, mint bozon". Mivel a részecskefizika Standard modelljében feltétlenül szükség van rá, nagyon reméljük, hogy idén sikerül megfigyelnünk a CERN Nagy Hadronütköztetőjénél.
A neutrínók története tele van paradoxonokkal. Létezésüket eleve azért vetette fel Pauli, hogy megőrizze az energiamegmaradást a béta-bomlásokban, kimutatni csak évtizedekkel később sikerült. Utána egymás után jöttek a neutrínóhiányok. A Napból - fényerejéből számítottnál - sokkal kevesebb neutrínó jött és ezt minden kísérlet megerősítette. Még arra is gondoltak, hogy belül esetleg már kihűlt a Nap, a neutrínók ugyanis fénysebességgel kirepülnek a magreakciók után, de a hőnek évezredek kellenek, amíg kiverekszi magát a Nap felszínére. A légkörbe ütköző kozmikus protonok kétszer annyi müon-neutrínót keltenek, mint elektron-neutrínót, de valahogy a Föld felszínére hasonló számban érkeznek. Természetesen ezeket a furcsa megfigyeléseket kísérletileg sokszorosan ellenőrizték, de csaknem 50 évbe telt, amíg a látszólag ellentmondásos megfigyeléseket a neutrínóoszcilláció segítségével megnyugtatóan sikerült értelmezni. Máig rejtélyes a Los Alamos-i LSND-kísérlet eredménye: egy negyedik, leptonpárba nem tartozó neutrínó kell megmagyarázásához, nem is hiszi el a tudományos közvélemény, amíg más kísérlet meg nem erősíti, de az már évtizedek óta várat magára.
A Világegyetem tágulása kijön Einstein általános relativitáselméletéből, de azt Einstein nem fogadta el. Amikor George Lemaître szembesítette vele, Einstein azt mondta: "Az Ön matematikája precíz, de a fizikája förtelmes!" Három évvel később, 1931-ben Lemaître publikálta az Ősrobbanás elméletét, amely szerint a Világegyetem egy pontban, a semmiből keletkezett, létrehozva magának az energiát, a teret és az időt. Einstein állítólag Lemaître előadása után felállt és tapsolva azt mondta, hogy ez a legszebb teremtéselmélet, amelyet életében hallott. Ebben persze nyilván segített, hogy Lemaître katolikus pap volt, aki mindig reverendában járt. Az Ősrobbanást csak 1964-ben, a kozmikus háttérsugárzás felfedezése után fogadták el. 1949-ben Fred Hoyle, a neves csillagász és sci-fi-író egy rádióelőadásban gúnyosan Big Bang (Nagy Bumm) elméletnek nevezte és rajtaragadt az angol név.
A fenti példákkal csak azt akartam illusztrálni, hogy voltak a fizika történetében elképesztő, az addigi elméleteknek merőben ellentmondó kísérletek és elméletek, amelyek később igaznak bizonyultak. Nem vitatom, hogy sokkal, de sokkal több olyan volt, amely nem bizonyult igaznak, de szerintem nem szabad eleve hibásnak tekintenünk és elvetnünk egy új fizikai megfigyelést, csak azért, mert ellentmond az addigiaknak. Abban sem értek egyet, hogy nem szabadott volna a tudományos közösség elé tárni az OPERA-kollaboráció ellentmondásos megfigyelését. Először is a kutatók is emberek, ha 200 kutató ilyen elképesztő dolgot tapasztal, akkor biztosan akad, aki másoknak elmondja. Állítólag Benjamin Franklin mondta, hogy "hárman akkor tudnak titkot tartani, ha kettő közülük halott". A OPERA eredménye is jócskán kiszivárgott a CERN-előadás előtt. Ráadásul a Gran Sasso laboratórium többi kísérlete az OPERA-eredmény nyilvánosságra hozatala után látott neki az ellenőrzésnek, és ketten is azt találták, hogy az OPERA időmérése hibás.
Horváth Dezső