Oh yeah. Chuyển động nhanh hơn ánh sáng là chủ đề nóng hổi trong tin tức khoa học thời gian qua và thí nghiệm OPERA là nhân vật chính của câu chuyện. Trong trường hợp bạn chưa biết, thí nghiệm trên đã phóng thích một số hạt tại CERN, ở gần Geneva. Sự phóng thích đó không phải là nguyên nhân gì gây đình đám, mà vấn đề là chúng đã đi tới Phòng thí nghiệm Gran Sasso ở Italy sớm hơn tính toán đến 60 nano giây. Sớm hơn cái tốc độ ánh sáng cho phép!
Kể từ khi công bố kết quả trên, mỗi bài có quan điểm riêng của họ. Trong khi một số người cố gắng giải thích kết quả trên, thì một số người khác lại nghi ngờ nó. Phản biện có tính áp đảo nhất là đội OPERA đơn giản đã quên mất một thành phần thiết yếu. Hôm 14 tháng 10, 2011, Ronald van Elburg tại trường Đại học Groningen ở Hà Lan đã bày tỏ quan điểm của ông – cái mang lại một điểm nhìn có sức thuyết phục là có lẽ ông đã tìm ra sai sót trong những phép tính trên.
Chuyển động tương đối của các đồng trên các vệ tinh GPS giải thích chính xác hiệu ứng siêu sáng. Ảnh: arXiv
Để có một bức tranh rõ ràng hơn, quãng đường mà các neutrino đã đi là đường thẳng. Chúng bắt đầu ở CERN và được đo qua hệ thống định vị toàn cầu. Tuy nhiên, Phòng thí nghiệm Gran Sasso nằm dưới lòng đất, bên dưới một ngọn núi cao một km. Đội OPERA đã tính đến điều này và đã mang lại một số đo khoảng cách chính xác là 730 km với sai số 20 cm. Thời gian neutrino bay được đo bằng đồng hồ đặt tại hai đầu, và đội khoa học biết chính xác thời điểm hạt rời đi và hạt đến nơi.
Nhưng hai đồng hồ đó có hoàn toàn đồng bộ hay không?
Giữ nhịp thời gian là địa hạt của những vệ tinh GPS, mỗi vệ tinh phát đi một tín hiệu thời gian chính xác cao từ quỹ đạo chừng 20 000 km phía trên đầu chúng ta. Nhưng có khả năng đội khoa học đã bỏ sót lượng thời gian cần thiết cho tín hiệu vệ tinh phản hồi về Trái đất hay không? Trong phát biểu của mình, van Elburg nói có một hiệu ứng mà đội OPERA dường như đã bỏ sót: chuyển động tương đối của các vệ tinh GPS.
Chắc chắn sóng vô tuyến truyền đi ở tốc độ ánh sáng, vậy thì vị trí vệ tinh tạo ra sự khác biệt gì ở đây? Sự thật thì nó không tạo ra sự khác biệt… mà thời gian bay là khác biệt. Ở đây chúng ta có một kịch bản trong đó một đồng hồ ở trên mặt đất còn đồng hồ kia ở trên quỹ đạo. Nếu chúng đang chuyển động tương đối so với nhau, thì phép tính này cần được kể đến trong các kết quả. Các vệ tinh trên quỹ đạo bố trí từ Tây sang Đông trong một mặt phẳng nghiêng 55 độ so với xích đạo… hầu như thẳng hàng chính xác với quỹ đạo bay của neutrino. Điều này có nghĩa là đồng hồ trên GPS đang nhìn thấy nguồn neutrino và máy thu neutrino đang thay đổi.
“Nhìn từ phía đồng hồ, máy dò hạt đang chuyển động về phía nguồn và hệ quả là quãng đường các hạt truyền đi khi quan sát từ đồng hồ đã ngắn đi”, van Elburg nói.
Theo nguồn tin trên, ông muốn nói ngắn hơn khoảng cách đi trong hệ quy chiếu gắn liền với mặt đất và đội OPERA đã bỏ sót điều này vì họ nghĩ các đồng hồ nằm trên đất, chứ không phải trên quỹ đạo. Van Elburg tính được rằng nó sẽ làm cho các neutrino đi tới đích sớm hơn 32 nano giây. Nhưng con số này phải nhân đôi lên vì sai số xảy ra ở cả hai đầu của thí nghiệm. Cho nên con số hiệu chỉnh chung là 64 nano giây, gần chính xác là cái đội OPERA đã quan sát thấy.
Đây có phải là câu trả lời cuối cùng cho sự chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng hay chưa? Chưa đâu. Nó chỉ là một câu trả lời có khả năng khác để giải thích một bí ẩn mới… và một sự xác nhận của một phát hiện mới.
Nguồn: Universe Today
