Measurements of neutrino speed
न्यूट्रिनो गति के मापन को विशेष सापेक्षता के परीक्षणों और न्यूट्रिनो के द्रव्यमान के निर्धारण के लिए आयोजित किया गया है। खगोलीय खोज इस बात की जांच करती है कि क्या दूर के स्रोत से एक साथ उत्सर्जित प्रकाश और न्यूट्रिनो पृथ्वी पर एक साथ आ रहे हैं। स्थलीय खोजों में समक्रमित घड़ियों का उपयोग करके उड़ान माप का समय और अन्य कणों की गति के साथ न्यूट्रिनो गति की सीधी तुलना शामिल है। चूंकि यह स्थापित किया गया है कि न्यूट्रिनो में द्रव्यमान होता है, इसलिए एम. ई. वी. से जी. ई. वी. तक की गतिज ऊर्जाओं के न्यूट्रिनो की गति विशेष सापेक्षता के अनुसार प्रकाश की गति से थोड़ी कम होनी चाहिए। मौजूदा मापों ने लगभग 10−9, या कुछ भाग प्रति अरब की प्रकाश गति से विचलन के लिए ऊपरी सीमाएँ प्रदान कीं। त्रुटि की सीमा के भीतर यह किसी भी विचलन के साथ सुसंगत नहीं है। सारांश कण भौतिकी के मानक मॉडल के ढांचे में लंबे समय तक यह माना जाता था कि न्यूट्रिनो द्रव्यमान रहित हैं। इस प्रकार, उन्हें विशेष सापेक्षता के अनुसार ठीक प्रकाश की गति से यात्रा करनी चाहिए। हालाँकि, न्यूट्रिनो दोलनों की खोज के बाद से, यह माना जाता है कि उनमें कुछ कम मात्रा में द्रव्यमान होता है। इस प्रकार, उन्हें प्रकाश की तुलना में थोड़ी धीमी गति से यात्रा करनी चाहिए, अन्यथा उनकी सापेक्ष ऊर्जा असीम रूप से बड़ी हो जाएगी। यह ऊर्जा सूत्र द्वारा दी जाती हैः, जिसमें v न्यूट्रिनो गति और c प्रकाश की गति है। न्यूट्रिनो द्रव्यमान m वर्तमान में 2 eV/c2 होने का अनुमान है, और संभवतः 0.2 eV/c2 से भी कम है। बाद के द्रव्यमान मूल्य और सापेक्ष ऊर्जा के सूत्र के अनुसार, प्रकाश और न्यूट्रिनो के बीच सापेक्ष गति अंतर उच्च ऊर्जा पर छोटे होते हैं, और जैसा कि दाईं ओर के चित्र में दर्शाया गया है, उत्पन्न होना चाहिए। अब तक किए गए उड़ान के समय के माप ने 10 एम. ई. वी. से ऊपर की ऊर्जा के न्यूट्रिनो की जांच की। हालांकि, ऐसी उच्च ऊर्जाओं पर सापेक्षता द्वारा अनुमानित वेग अंतर को समय माप की वर्तमान सटीकता के साथ निर्धारित नहीं किया जा सकता है। इस तरह के माप अभी भी किए जाने का कारण इस सैद्धांतिक संभावना से जुड़ा हुआ है कि कुछ परिस्थितियों में प्रकाश की गति से काफी बड़े विचलन उत्पन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यह माना गया था कि न्यूट्रिनो किसी प्रकार के सुपरल्युमिनल कण हो सकते हैं जिन्हें टैक्योन कहा जाता है, भले ही अन्य लोगों ने इस प्रस्ताव की आलोचना की हो। जबकि काल्पनिक टैक्योन को लॉरेंट्ज़ अपरिवर्तनीयता के साथ संगत माना जाता है, सुपरल्युमिनल न्यूट्रिनो का अध्ययन लॉरेंट्ज़ अपरिवर्तनीयता में भी किया गया है जो क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के सट्टा रूपों से प्रेरित है, जैसे कि मानक-मॉडल विस्तार जिसके अनुसार लॉरेंट्ज़-हिंसक न्यूट्रिनो दोलन उत्पन्न हो सकते हैं। उड़ान के समय के माप के अलावा, वे मॉडल न्यूट्रिनो गति के अप्रत्यक्ष निर्धारण और लॉरेंट्ज़ उल्लंघन के लिए अन्य आधुनिक खोजों की भी अनुमति देते हैं। उन सभी प्रयोगों ने लोरेंट्ज़ अपरिवर्तनीयता और विशेष सापेक्षता की पुष्टि की। फर्मीलैब (1970 के दशक) फर्मीलैब ने 1970 के दशक में स्थलीय मापों की एक श्रृंखला का संचालन किया, जिसमें म्यूऑन की गति की तुलना 30 और 200 जीईवी के बीच ऊर्जा के न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो की गति से की गई थी। फर्मीलैब नैरो बैंड न्यूट्रिनो बीम निम्नानुसार उत्पन्न किया गया थाः 400-जीईवी प्रोटॉन लक्ष्य को मार रहे हैं और पियॉन और केऑन से युक्त द्वितीयक किरणों का उत्पादन कर रहे हैं। फिर वे 235 मीटर लंबाई की एक खाली की गई क्षय नली में क्षय हो रहे हैं। शेष हैड्रॉन को एक द्वितीयक डंप द्वारा रोक दिया गया था, ताकि केवल न्यूट्रिनो और कुछ ऊर्जावान म्यूऑन कण डिटेक्टर तक पहुंचने के लिए 500 मीटर लंबाई की पृथ्वी और स्टील की ढाल में प्रवेश कर सकें। चूँकि प्रोटॉनों को 18.73 एनएस के अंतराल पर एक नैनोसेकंड अवधि के गुच्छों में स्थानांतरित किया जाता है, इसलिए म्यूऑन और न्यूट्रिनो की गति निर्धारित की जा सकती है। एक गति अंतर न्यूट्रिनो गुच्छों के विस्तार और पूरे न्यूट्रिनो समय स्पेक्ट्रम के विस्थापन की ओर ले जाएगा। सबसे पहले, म्यूऑन और न्यूट्रिनो की गति की तुलना की गई थी। बाद में, एंटीन्यूट्रिनो भी देखे गए। प्रकाश की गति से विचलन की ऊपरी सीमा थीः यह माप सटीकता (95 प्रतिशत आत्मविश्वास स्तर) के भीतर प्रकाश की गति के साथ सहमति में था, और इस सटीकता पर न्यूट्रिनो गति की कोई ऊर्जा निर्भरता नहीं पाई जा सकी। सुपरनोवा 1987ए प्रकाश की गति () के साथ सबसे सटीक समझौता 1987 में 157000 ±16000 प्रकाश वर्ष की दूरी पर सुपरनोवा 1987ए में उत्पन्न 7.5 और 35 एमईवी के बीच ऊर्जा के इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो के अवलोकन द्वारा निर्धारित किया गया था। प्रकाश की गति से विचलन की ऊपरी सीमा थीः, इस प्रकार प्रकाश की गति के 0.999999998 गुना से अधिक। यह मान प्रकाश और न्यूट्रिनो के आगमन के समय की तुलना करके प्राप्त किया गया था। लगभग तीन घंटे के अंतर को परिस्थितियों द्वारा समझाया गया था, कि लगभग गैर-परस्पर क्रिया करने वाले न्यूट्रिनो बिना किसी बाधा के सुपरनोवा को पार कर सकते हैं जबकि प्रकाश को अधिक समय की आवश्यकता होती है। एम. आई. एन. ओ. एस. (2007) निरपेक्ष पारगमन समय का पहला स्थलीय मापन एम. आई. एन. ओ. एस. (2007) द्वारा फर्मीलैब में किया गया था। न्यूट्रिनो (तथाकथित न्यूमी बीम) उत्पन्न करने के लिए उन्होंने फर्मीलैब मुख्य इंजेक्टर का उपयोग किया, जिसके द्वारा 120-जीईवी-प्रोटॉन को प्रति रिसाव 5 से 6 बैचों में ग्रेफाइट लक्ष्य की ओर निर्देशित किया गया था। उभरते हुए मेसन 675 मीटर लंबी क्षय सुरंग में म्यूऑन न्यूट्रिनो (93 प्रतिशत) और म्यूऑन एंटीन्यूट्रिनो (6 प्रतिशत) में क्षय हो गए। यात्रा के समय का निर्धारण 734 कि. मी. एक दूसरे के अलावा निकट और दूर डिटेक्टर पर मिनोस के आगमन के समय की तुलना करके किया गया था। दोनों स्टेशनों की घड़ियों को जी. पी. एस. द्वारा समक्रमित किया गया था, और संकेत संचरण के लिए लंबे ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग किया गया था। उन्होंने लगभग 126 एनएस के प्रारंभिक न्यूट्रिनो आगमन को मापा। इस प्रकार सापेक्ष गति अंतर (68 प्रतिशत आत्मविश्वास सीमा) था। यह 1.000051 ± प्रकाश की गति का 29 गुना है, इस प्रकार स्पष्ट रूप से प्रकाश की तुलना में तेज है। त्रुटिक प्रमुख स्रोत फाइबर ऑप्टिक विलम्बमे अनिश्चितता छल। इस परिणाम का सांख्यिकीय महत्व 1.8 से कम था, इसलिए यह महत्वपूर्ण नहीं था क्योंकि 5σ को एक वैज्ञानिक खोज के रूप में स्वीकार करने की आवश्यकता है। 99 प्रतिशत आत्मविश्वास स्तर पर यह दिया गया था, एक न्यूट्रिनो गति 0.999976c से बड़ी और 1.000126c से कम। इस प्रकार परिणाम सबल्युमिनल गति के साथ भी संगत है। ओ. पी. ई. आर. ए. (2011,2012) विसंगति ओ. पी. ई. आर. ए. प्रयोग में, 17-जी. ई. वी. न्यूट्रिनो का उपयोग किया गया है, जो सी. ई. आर. एन. में उत्पन्न 10.5 माइक्रोन लंबाई के प्रोटॉन निष्कर्षण में विभाजित होते हैं, जो 743 कि. मी. की दूरी पर लक्ष्य तक पहुँचते हैं। फिर पायंस और केऑन का उत्पादन किया जाता है जो आंशिक रूप से म्यूऑन और म्यूऑन न्यूट्रिनो (सीईआरएन न्यूट्रिनोस से ग्रैन सासो, सी. एन. जी. एस.) में क्षय हो जाते हैं। न्यूट्रिनो 730 कि. मी. दूर प्रयोगशाला नाज़ियोनी डेल ग्रैन सासो (एल. एन. जी. एस.) तक आगे बढ़े, जहाँ ओपेरा डिटेक्टर स्थित है। जी. पी. एस. का उपयोग घड़ियों को समन्वित करने और सटीक दूरी निर्धारित करने के लिए किया गया था। इसके अलावा, एल. एन. जी. एस. में संकेत संचरण के लिए ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग किया गया था। प्रोटॉन निष्कर्षण के अस्थायी वितरण की तुलना सांख्यिकीय रूप से लगभग 16000 न्यूट्रिनो घटनाओं से की गई थी। ओ. पी. ई. आर. ए. ने प्रकाश की गति से अपेक्षित आगमन की तुलना में लगभग 60 नैनोसेकंड के शुरुआती न्यूट्रिनो के आगमन को मापा, इस प्रकार एक न्यूट्रिनो की गति को प्रकाश की तुलना में तेजी से इंगित करता है। MINOS परिणाम के विपरीत, विचलन 6σ था और इस प्रकार स्पष्ट रूप से महत्वपूर्ण था। संभावित सांख्यिकीय त्रुटियों को बाहर करने के लिए, सी. ई. आर. एन. ने अक्टूबर और नवंबर 2011 के बीच प्रोटॉन किरणों का उत्पादन किया। प्रोटॉन निष्कर्षण को 524 एनएस के अंतराल पर 3 एनएस के छोटे गुच्छों में विभाजित किया गया था, ताकि प्रत्येक न्यूट्रिनो घटना को सीधे एक प्रोटॉन गुच्छ से जोड़ा जा सके। बीस न्यूट्रिनो घटनाओं के माप ने फिर से पिछले परिणाम के साथ सहमति में लगभग 62 एनएस का प्रारंभिक आगमन दिया। उन्होंने अपने विश्लेषण को अद्यतन किया और महत्व को 6,2σ तक बढ़ा दिया। फरवरी और मार्च 2012 में, यह दिखाया गया था कि प्रायोगिक उपकरण में दो गलतियाँ थींः एक कंप्यूटर कार्ड पर एक त्रुटिपूर्ण केबल कनेक्शन, जिससे न्यूट्रिनो अपेक्षा से अधिक तेजी से दिखाई देते हैं। दूसरा अपने विनिर्देशन से बाहर एक ऑसिलेटर था, जिससे न्यूट्रिनो अपेक्षा से धीमा दिखाई देता था। फिर 2007 और 2008 के बीच ओपेरा में ब्रह्मांडीय उच्च-ऊर्जा म्यूऑन और सह-स्थित एल. वी. डी. डिटेक्टर, 2008-2011, और 2011-2012 के आगमन के समय की तुलना की गई। यह पता चला कि 2008 और 2011 के बीच, केबल कनेक्टर त्रुटि लगभग 73 एनएस के विचलन का कारण बनी, और ऑसिलेटर त्रुटि सीए का कारण बनी। विपरीत दिशा में 15 एनएस। यह और आई. सी. ए. आर. यू. एस. सहयोग द्वारा प्रकाश की गति के अनुरूप न्यूट्रिनो वेगों की माप (आई. सी. ए. आर. यू. एस. (2012 देखें)) ने संकेत दिया कि न्यूट्रिनो शायद प्रकाश से तेज नहीं थे। अंत में, जुलाई 2012 में ओपेरा सहयोग ने 2009 से 2011 तक के अपने आंकड़ों का एक नया विश्लेषण प्रकाशित किया, जिसमें ऊपर बताए गए वाद्य प्रभाव शामिल थे, और आगमन समय अंतर (प्रकाश की गति की तुलना में) के लिए सीमा प्राप्त कीः नैनोसेकंड, और गति अंतर के लिए सीमाएँः इसके अलावा अक्टूबर और नवंबर 2011 के बंटेड बीम के लिए संबंधित नया विश्लेषण इस परिणाम से सहमत थाः नैनोसेकंड हालांकि त्रुटि की चरम सीमा पर ये परिणाम अभी भी सुपरल्युमिनल न्यूट्रिनो वेगों की अनुमति देते हैं, वे मुख्य रूप से प्रकाश की गति के अनुरूप हैं, और गति अंतर के लिए सीमा पिछले स्थलीय समय-उड़ान माप की तुलना में परिमाण के एक क्रम से अधिक सटीक है। एल. एन. जी. एस. (2012) ओ. पी. ई. आर. ए. और आई. सी. ए. आर. ए. यू. एस. मापों को जारी रखते हुए, एल. एन. जी. एस. प्रयोग बोरेक्सिनो, एल. वी. डी., ओ. पी. ई. आर. ए. और आई. सी. ए. आर. ए. यू. एस. ने 10 और 24 मई 2012 के बीच नए परीक्षण किए, जब सी. ई. आर. एन. ने एक और बंच्ड बीम रीरन प्रदान किया। सभी माप प्रकाश की गति के अनुरूप थे। 17-जीईवी म्यूऑन न्यूट्रिनो बीम में प्रति निष्कर्षण 4 बैच शामिल थे जिन्हें ~ 300एनएस द्वारा अलग किया गया था, और बैचों में ~ 100एनएस द्वारा अलग किए गए 16 गुच्छे शामिल थे, जिनकी एक गुच्छा चौड़ाई ~ 2एनएस थी। बोरेक्सिनो द बोरेक्सिनो सहयोग ने Oct.-Nov के बंचेड बीम रीरन दोनों का विश्लेषण किया। 2011 और मई 2012 का दूसरा पुनर्प्रसारण। 2011 के आंकड़ों के लिए, उन्होंने 36 न्यूट्रिनो घटनाओं का मूल्यांकन किया और उड़ान अंतर के समय के लिए एक ऊपरी सीमा प्राप्त कीः नैनोसेकंड। मई 2012 के माप के लिए, उन्होंने एक नया एनालॉग स्मॉल-जिटर ट्रिगरिंग सिस्टम और एक आर. बी. घड़ी के साथ एक जियोडेटिक जी. पी. एस. रिसीवर स्थापित करके अपने उपकरणों में सुधार किया। उन्होंने एल. वी. डी. और आई. सी. ए. आर. यू. एस. के साथ मिलकर एक स्वतंत्र उच्च परिशुद्धता वाले भूगणितीय मापन का भी संचालन किया। अंतिम विश्लेषण के लिए 62 न्यूट्रिनो घटनाओं का उपयोग किया जा सकता है, जो उड़ान अंतर नैनोसेकंड के समय के लिए अधिक सटीक ऊपरी सीमा देता है, जो (90 प्रतिशत सी. एल.) के अनुरूप है। एल. वी. डी. एल. वी. डी. सहयोग ने सबसे पहले Oct.-Nov के बीम रीरन का विश्लेषण किया। 2011 में। उन्होंने 32 न्यूट्रिनो घटनाओं का मूल्यांकन किया और उड़ान अंतर के समय के लिए एक ऊपरी सीमा प्राप्त कीः नैनोसेकंड। मई 2012 के मापों में, उन्होंने बोरेक्सिनो सहयोग द्वारा नई एल. एन. जी. एस. समय सुविधा और एल. वी. डी., बोरेक्सिनो और आई. सी. ए. आर. यू. एस. (ऊपर देखें) द्वारा प्राप्त जियोडेटिक डेटा का उपयोग किया। उन्होंने अपने सिंटिलेशन काउंटर और ट्रिगर को भी अद्यतन किया। मई के विश्लेषण के लिए 48 न्यूट्रिनो घटनाओं (50 एम. ई. वी. से ऊपर की ऊर्जा पर, औसत न्यूट्रिनो ऊर्जा 17 जी. ई. वी. थी) का उपयोग किया गया है, जिससे उड़ान अंतर नैनोसेकंड के लिए ऊपरी सीमा में सुधार हुआ है, जो (99 प्रतिशत सी. एल.) के अनुरूप है। आई. सी. ए. आर. यू. एस. Oct.-Nov के बीम रीरन के विश्लेषण को प्रकाशित करने के बाद। 2011 (ऊपर देखें), आई. सी. ए. आर. यू. एस. सहयोग ने मई के पुनः संचालन का एक विश्लेषण भी प्रदान किया। उन्होंने अपनी आंतरिक समय प्रणाली में काफी सुधार किया और सीईआरएन-एलएनजीएस के बीच, बोरेक्सिनो और एलवीडी के साथ जियोडेटिक एलएनजीएस माप का उपयोग किया, और बोरेक्सिनो की समय सुविधा का उपयोग किया। अंतिम विश्लेषण के लिए 25 न्यूट्रिनो घटनाओं का मूल्यांकन किया गया है, जिससे उड़ान अंतर के समय की एक ऊपरी सीमा प्राप्त होती हैः नैनोसेकंड, इसके अनुरूप। न्यूट्रिनो वेग प्रकाश की गति से अधिक (95 प्रतिशत सी. एल.) बहिष्कृत हैं। ओपेरा प्रारंभिक परिणामों में सुधार के बाद, ओपेरा ने अपने मई 2012 के माप भी प्रकाशित किए। न्यूट्रिनो घटनाओं के मूल्यांकन के लिए एक अतिरिक्त, स्वतंत्र समय प्रणाली और विश्लेषण के चार अलग-अलग तरीकों का उपयोग किया गया था। उन्होंने प्रकाश और म्यूऑन न्यूट्रिनो के बीच उड़ान अंतर के समय के लिए एक ऊपरी सीमा प्रदान की (विश्लेषण की विधि के आधार पर 48 से 59 न्यूट्रिनो घटनाएं): नैनोसेकंड, और प्रकाश और एंटी-म्यूऑन न्यूट्रिनो के बीच (3 न्यूट्रिनो घटनाएं): नैनोसेकंड, प्रकाश की गति के अनुरूप (90 प्रतिशत सी. एल.)। एम. आई. एन. ओ. एस. (2012) पुरानी समय प्रणाली एम. आई. एन. ओ. एस. सहयोग ने 2007 के अपने गति माप पर विस्तार से बताया। उन्होंने सात वर्षों में एकत्र किए गए आंकड़ों की जांच की, जी. पी. एस. समय प्रणाली और इलेक्ट्रॉनिक घटकों की देरी की समझ में सुधार किया, और उन्नत समय उपकरण का भी उपयोग किया। न्यूट्रिनो 5 से 6 बैचों वाले 10 माइक्रोन के फैलाव तक फैले होते हैं। विश्लेषण दो तरीकों से किए गए हैं। सबसे पहले, जैसा कि 2007 के माप में, फार डिटेक्टर पर डेटा को सांख्यिकीय रूप से नियर डिटेक्टर ("फुल स्पिल एप्रोच") के डेटा द्वारा निर्धारित किया गया थाः नैनोसेकंड, दूसरा, बैचों से जुड़े डेटा का उपयोग किया गया है ("रैप्ड स्पिल एप्रोच"): नैनोसेकंड, यह प्रकाश की गति से यात्रा करने वाले न्यूट्रिनो के अनुरूप है, और उनके प्रारंभिक 2007 के परिणामों में काफी सुधार करता है। नई समय प्रणाली सटीकता में और सुधार करने के लिए एक नई समय प्रणाली विकसित की गई थी। विशेष रूप से, प्रोटॉन बीम के समय वितरण को मापने वाला एक "प्रतिरोधी दीवार वर्तमान मॉनिटर" (आर. डब्ल्यू. सी. एम.), सी. एस. परमाणु घड़ियाँ, दोहरी आवृत्ति वाले जी. पी. एस. रिसीवर और डिटेक्टर विलंबताओं को मापने के लिए सहायक डिटेक्टर स्थापित किए गए हैं। विश्लेषण के लिए, न्यूट्रिनो घटनाओं को एक विशिष्ट 10μs प्रोटॉन रिसाव के साथ जोड़ा जा सकता है, जिससे एक संभावना विश्लेषण उत्पन्न किया गया था, और फिर विभिन्न घटनाओं की संभावनाओं को जोड़ा गया है। परिणामः नैनोसेकंड, और। 2015 में अंतिम प्रकाशन में इसकी पुष्टि की गई थी। अप्रत्यक्ष निर्धारण लोरेंट्ज़-उल्लंघनकारी ढांचे जैसे कि मानक-मॉडल विस्तार जिसमें लोरेंट्ज़-उल्लंघनकारी न्यूट्रिनो दोलन भी प्रकाश की गति और न्यूट्रिनो गति के बीच विचलन के अप्रत्यक्ष निर्धारण के लिए उनकी ऊर्जा और बड़ी दूरी पर अन्य कणों की क्षय दर को मापने की अनुमति देते हैं। इस विधि से, बहुत अधिक कठोर सीमाएँ प्राप्त की जा सकती हैं, जैसे कि स्टेकर एट अल द्वारा। :. सुपरल्युमिनल न्यूट्रिनो पर इस तरह की अधिक अप्रत्यक्ष सीमाओं के लिए, देखें। ज्ञानफ्रैंको डी 'अन्ना (Gianfranco D' Anna) द्वारा संबंधित बेलेट्रिस्टिक "60.7 नैनोसेकंड": सुपरल्युमिनल न्यूट्रिनो दावे से प्रेरित एक उपन्यास, जो महत्वाकांक्षा और दुर्भाग्य की एक अविश्वसनीय कहानी को विस्तार से बताता है। बाहरी लिंक आई. एन. एफ. एन. संसाधन सूची प्रयोगों और इतिहास पर कई पत्रों के साथः सुपरल्युमिनल न्यूट्रिनो भौतिकी प्रयोग विशेष सापेक्षता