Neutrino's sneller dan licht?

Bij CERN zijn neutrino's gemeten die een snelheid hebben die groter is dan de lichtsnelheid. Theoretisch wordt dit als onmogelijk beschouwd. Was het gewoon een meetfout? En wat betekend dit voor de moderne natuurkunde als het waar blijkt te zijn?

Wat zijn neutrino's en hoe meet men ze?

Neutrino's zijn elementaire deeltjes die, voor zover men tot nu toe wist, altijd met een zeer grote snelheid bewegen; bijna de lichtsnelheid. Dit komt omdat neutrino's vrijwel geen massa hebben, waardoor ze bij een zeer lage energie een zeer hoge snelheid hebben. Daarnaast 'vliegen' neutrino's gemakkelijk door dingen heen en botsen ze bijna nooit met materie, en dus ook niet met een detector.

De OPERA-detector, diep in de berg Gran Sasso in Midden-Italië, heeft in drie jaar tijd ongeveer 16.000 van de in totaal 100.000.000.000.000.000.000 neutrino's opgevangen die een SPS-versneller in Cern zijn produceerd. De SPS is een special versneller, die in staat is een zeer intense bundel neurino's te produceren die precies op het laboratoriium in Gran Sasso gericht staat.

Wat er aan de hand is

Met behulp van onder andere GPS-satellieten is de afstand tussen de plek waar de neutrinobundel ontstaat en de OPERA-detector tot op 20 centimeter nauwkeurig bepaalt. De reistijd van de neutrino's tussen SPS en OPERA is tot op de nanoseconde meetbaar. Omdat zowel de afgelegde afstand als de reistijd is gemeten, kan hieruit de snelheid van de neutrino's worden berekent. De conclusie was absurd; de neutrino's deden er ongeveer 60 nanoseconden korter over om de afstand af te leggen, dan het licht erover zou moeten doen; ze gaan sneller dan het licht!

Wat maakt het uit?

Tot nu toe wordt aangenomen dat niets sneller kan reizen dan het licht. Zo zou men theoretisch terug in de tijd kunnen bij snelheden groter dan de lichtsnelheid. Er zou echter oneindig veel energie nodig zijn om iets te versnellen tot alleen al de lichtsnelheid. En er is natuurlijk niet oneindig veel energie gebruikt door CERN. Iets klopt er dus niet; óf er is sprake van een meetfout, óf er is sprake van een omstandigheid waarin de huidige natuurkundige theorieën niet werken.

Mogelijke verklaringen als het geen meetfout is

Er zijn op dit moment geen algemeen geaccepteerde wetenschappelijke theorieën die toelaten dat deeltjes sneller dan het licht kunnen. Er zijn echter wel theorieën die dit wel toelaten, hoewel ze tot nu toe niet erg serieus worden genomen. Zo zijn er bepaalde theorieën (snaartheorieën) die zeggen dat ons universum een onderdeel is van een meerdimensionaal 'multiversum'. Het zou dan mogelijk kunnen zijn dat er deeltjes tijdelijk uit ons universum kunnen ontsnappen, en een stukje in dit multiversum afleggen. De lichtsnelheid zou buiten ons universum bijvoorbeeld duizenden keren groter zijn dan erbinnen, waardoor de neutrino's hun voorsprong kregen. Vervolgens zouden de deeltjes weer terug kunnen belanden in het universum, maar dan een stuk verderop. Er zijn echter nog vele andere hypothetische modellen met uiteenlopende verklaringen voor het breken van de lichtsnelheid.