Скорость света побита?

Главная новость недели — сенсационные результаты физического эксперимента OPERA по изучению осцилляции нейтрино. В ходе выполнения эксперимента скорость движения нейтрино превышала скорость света. Статья с результатами измерения скорости движения нейтрино появилась 22 сентября, а на следующий день был сделан доклад в ЦЕРНЕ.

Вкратце суть эксперимента такова. На ускорителе SPS в ЦЕРНЕ (Швейцария) рождался пучок нейтрино, который затем летел сквозь Землю в итальянскую лабораторию Гран-Сассо, где установлен детектор нейтрино OPERA. Вообще нейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом, но из-за большой плотности потока некоторые из них все же сталкивались с атомами внутри OPERA, порождая каскад других элементарных частиц, которые уже не представляет труда зарегистрировать. Пучки нейтрино рождались в ЦЕРНе всплесками, и ученые, зная момент рождения нейтрино и момент их поглощения в детекторе, а также расстояние между двумя лабораториями, смогли вычислить скорость движения нейтрино.

детектор нейтрино OPERA

Детектор нейтрино OPERA, установленный в лаборатории Гран-Сассо (Италия). Фото: OPERA

Расстояние между источником и детектором известно с 20-сантиметровой точностью и составляет примерно 730 км, время измеряется с наносекундной точностью. Но вот скорость движения нейтрино на основе одного прохождения пучка вычислить не удастся, так как в тех редких случаях, когда детектор регистрирует нейтрино, невозможно определить, в какой именно момент в течение 10-микросекундного интервала всплеска оно было испущено. Поэтому в за три с небольшим года, что длился эксперимент, физики отследили около 16000 нейтрино, а скорость вычислили статистически. Погрешность измерений оказалась достаточно мала, чтобы считать результаты эксперимента верными.

Статья и доклад наделали немало шума не только в СМИ, но и в блогосфере. Астрономический портал Universe Today вышел с заголовком «Побитие скорости света», Daily Galaxy отреагировали статьей «Открытие отменяет Эйнштейна». Эти и великое множество других публикаций помимо громких заголовков и описания эксперимента не предлагают читателю сколько-нибудь серьезного анализа. Разве что Фил Плэйт позволяет себе критически взглянуть на представленные факты. Он обращает внимание читателей на то, что в науке важны не только факты сами по себе, но также интерпретация фактов. Так, движение Солнца по небу — факт, который может быть истолкован как вращение Солнца вокруг Земли, или как вращение Земли вокруг своей оси. И обе точки зрения равноценны, до тех пор, пока не появятся дополнительные факты, подтверждающие ту или иную интерпретацию.

Как же нам следует интерпретировать результаты эксперимента OPERA? Плэйт советует пока не торопиться, хотя бы потому, что фактов (помимо обнаруженной сверхсветовой скорости нейтрино) пока недостаточно. Собственно, недостатка в объяснениях нет. Причем многие из них объясняют результаты эксперимента OPERA почти тривиально, например, детектированием прибытия и отправки пучка на разных фазах осцилляций. Нейтринные осцилляции — это процесс превращения нейтрино в друг в друга, чередуя три своих сорта. Из-за того, что ученые умеют детектировать только 1 сорт, вполне возможен вариант, когда при отправке пучка был зарегистрирован момент отлёта первого сорта, тогда как другие сорта (не зарегистрированные!) уже отправились. В процессе полёта они превратились в первый сорт и были обнаружены, как прилетевшие раньше срока. Другое объяснение касается эффекта фазовой скорости (наподобие «движущихся» со сверхсветовой скоростью световых эхо от Сверхновых звезд и далеких квазаров). В этом случае наблюдаемая сверхсветовая скорость нейтрино — кажущаяся, подобная сверхсветовой скорости зайчика от лазера, которым освещается, например, Луна.

Вообще, на эту тему можно прочитать интересную статью Игоря Иванова на «Элементах», куда и отсылаем заинтересованного читателя.

 

UARS упал и снова стало тихо

Очередной неконтролируемый сход с орбиты спутника вызвал буквально бурю статей, заметок и постов в Интернете с заголовками типа: «Шанс один к 3200. Вы чувствуете себя в безопасности?» Траектория американского спутника для изучения верхних слоев атмосферы (UARS — это аббревиатура Upper Atmosphere Research Satellite) проходила над крупными европейскими городами, включая Лондон, и рядом густозаселенных территорий, в том числе в Европе. Баллистики не могут предсказывать падения (по другому и не скажешь) с достаточной точностью. Даже время вхождения спутника в плотные слои атмосферы было вычислено с погрешностью более часа. Это дало прекрасный повод всем вновь заговорить о проблемах космического мусора, безопасности околоземного пространства и даже об астероидной опасности.

спутник uars

Спутник UARS. Источник: NASA

А вот на Bad Astronomy в течение недели, с 21 по 24 сентября, вышло целых шесть постов, на котором обсуждалось только время схода спутника с орбиты по мере его уточнения. Каждый из этих постов имел больше 30 комментариев.

24 сентября остатки спутника UARS благополучно затонули в Тихом океане, и Интернет моментально переключил свое внимание на обсуждавшиеся выше «нейтринные» новости.

Вообще, надо признать, что интерес к подобным вещам подогревается не степенью их реальной угрозы, а уже самой возможностью того, что они могут представлять угрозу. Снимки последних часов спутника, сделанные французским астрономом-любителем Тьерри Лего (Thierry Legault), были тут же помещены во многих электронных СМИ и блогах. Поместим их и мы, а уж насколько они ценны, пусть каждый решает сам.

спутник UARS

Снимки спутника UARS показывают беспорядочное вращение аппарата в последние часы его существования. Фото: Thierry Legault

 

Нептун в инфракрасном свете

Астроном Майк Браун, известный во всем мире как «убийца» Плутона, теперь взялся за Нептун. Беспокоиться в этом смысле за Нептун, конечно, не стоит: свой статус планета отстоит и против десяти майков браунов. Да и интерес астронома состоял в другом. Воспользовавшись 10-метровым телескопом Кек, что на Гавайях, Браун получил весьма любопытные инфракрасные (длина волны 1,5 микрон) снимки самой удаленной от Солнца планеты.

нептун в инфракрасном свете

Новое изображение Нептуна в инфракрасном свете, полученное с помощью телескопа Кек. Фото: Mike Brown/CalTech

Перед нами предстает необычная картина: Нептун на снимке имеет вишнево-красный цвет (искусственный), при этом яркость планеты распределена, мягко говоря, неравномерно. Все это придает ледяному гиганту сходство с коричневым карликом. Определенное сходство с субзвездами на самом деле имеется. Прежде всего, оно касается распределения яркости по диску планеты. Темный в целом диск объясняется интенсивным поглощением света метаном. А яркие полосы создают находящиеся в верхних слоях атмосферы облака. То, что Нептун на снимке действительно темный, отлично видно, если сравнить его с ярким Тритоном в правом нижнем углу снимка. Ледяной спутник Нептуна ярок благодяря тому, что лед очень хорошо отражает свет (в том числе инфракрасный).

Фотография Майка быстро облетела Интернет. На Universe Today инфракрасный Нептун сочли «очень фотогеничным», а для Фила Плэйта из Bad Astronomy снимки Брауна стали поводом для пространных рассуждений об удаленности восьмой планеты.

нептун и тритон

Нептун и Тритон в инфракрасном свете. Фото: Mike Brown/CalTech

Кстати, на своей страничке в твиттере Майк Браун сообщил, что кроме Нептуна он попытался также сделать фотографии спутника Юпитера, Европы. Но Кек оказался слишком большим телескопом для подобного рода экзерсисов: все снимки Европы получились засвеченными.

 

Где искать «Снупи»?

Как известно, полет «Аполлон-10» стал последним испытательным полетом перед высадкой человека на Луну. Во время экспедиции корабль вышел на селеноцентрическую орбиту, на которой экипаж провел комплексные испытания командного и лунного модулей «Аполлона». После окончания испытаний, после перехода членов экипажа из посадочного модуля (он получил имя “Snoopy”) в командный, лунный модуль был отделен и выведен на гелиоцентрическую орбиту.

И вот теперь, 42 года спустя, группа астрономов-любителей намерена разыскать модуль, болтающийся где-то на орбите Солнца. Группа подбирается солидная: здесь и команда телескопа Фолкса (автоматизированный телескоп, на котором, собственно, и собираются вести поиск), и хорошо известные ребята из обсерватории Реманцакко (Италия), и организация Space Exploration Engineering Corp. Но и работа предстоит тоже колоссальная: попытка найти крошечный модуль сродни поиску иголки в стоге сена.

модуль снупи аполлона

Лунный модуль «Снупи» перед стыковкой с командным отсеком. Май 1969 года. Фото: NASA

Вобщем, ребята задали себе задачку и с головой погрузились в ее решение. Стоит ли она того? Сомнительно. Это сродни восхождению на Эверест. По большому счету делать на горе нечего, но люди снова и снова восходят на «вершину мира».

 

Осеннее равноденствие

23 сентября был днем осеннего равноденствия — в северном полушарии Земли наступила астрономическая осень. В такую дату всем непременно хочется написать особый пост, но писать приходится одно и то же, дескать осеннее равноденствие это момент пересечения Солнца небесного экватора, когда наше дневное светило переходит из северного полушария в южное. В это время день фактически равен ночи, если не брать эффект рефракции и смещения момента равноденствия относительно местного времени.

Понимая, что из-за подобных набивших оскомину рассуждений посты эти никто читать не будет, авторы стараются разнообразить их необычными фотографиями, схемами, видеороликами, на худой конец, рисунками. Этим путем пошел наш старый знакомый Фил Плэйт из Bad Astronomy, выложивший в блоге видео «Год восходов из космоса».

Видео составлено на основе снимков метеорологического спутника Meteosat9. Спутник этот находится на геостационарной орбите, то есть буквально висит над одной и той же точкой земной поверхности (судя по видео — где-то над Африкой). Поэтому видео весьма наглядно показывает как меняется освещенность полушарий Земли в зависимости от времени года. В момент весенних и осенних равноденствий оба полушария освещаются равномерно (терминатор находится в строго вертикальном положении). После 23 сентября тень будет смещаться вправо, пока не достигнет максимального наклона 21 декабря. В северном полушарии Земли это будет самый короткий день в году, в то время как в Южном — самый длинный.

Видео Фила понравилось всем. Оно тут же было размещено в блоге Lights in the Dark и на Universe Today… Воистину, иногда лучше один раз увидеть…