光とニュートリノが同時に発生したことの保証

質問

光速を超える速度をニュートリノが持っているかも、というテーマで、カミオカンデの例が出されているのをニュースや掲示板での議論を見ました。そのときにニュートリノの速度が光速を超えるはずがない、という根拠の一つとして、カミオカンデで超新星爆発で発生した光とニュートリノを観測し、その結果速度がニュートリノ > 光なら、ニュートリノの方が先に観測されるはずだという主張がされています。
確かに同時に発生した光とニュートリノをカミオカンデで観測して、光の方が速ければ確かに速度は
ニュートリノ < 光
となりますが、遠い場所で起きた超新星爆発に対して、どうやって光とニュートリノが同時に発生したと判断しているのでしょうか？

回答No.4

noname#175206 · ベストアンサー

現在、人類が知っている実験・観測で確かめた素粒子の物理学理論では、超新星爆発で発光するときと同時にニュートリノが作られるから、でしょうね。

　件の超光速ニュートリノかも実験で推定されるニュートリノの速度だと、例の超新星爆発の光学観測に先んじること4年くらいでニュートリノが観測されているはず。

　だけど、ニュートリノは光とほぼ同時に観測された。もしそのニュートリノが超光速だったとするなら、超新星爆発の4年後に大量のニュートリノが作られないといけない。しかし、そんなに遅れてニュートリノが発生する仕組みというのは、見当もつかない。

　だから、ニュートリノが超光速ということは、少なくとも超新星爆発のニュートリノでは、どうも無さそうに思える。だから、例の実験でも超光速のニュートリノがあったとするのは、慎重に確かめたほうがいいんじゃないだろうか。

　とまあ、そういう感じですね。決して、実験の不備とか、実験そのものについて述べたものではないということです。あくまでも、「それが正しいとすると、今まで確認できていることについて説明のつかないことが出てくるよ」という話ですね。

　超光速ニュートリノを発見したかもしれないと発表したイタリアの研究チームも、もちろんそういうことは承知の上だけど、実験にどうしても不備が見つけられなかったので発表したわけですね。地下を通ったニュートリノを観測しているので、光と比べることも出来ていない。それも承知している。

　そして、あるいは、だからこそ、自分たちの今回の結論に満足しているわけではなく、実験装置のニュートリノ発生源にも検出装置を付けた再実験を行おうとしています。
　別の研究者らも、同様の実験で追試を試みようとする動きが活発化しています。

　また、実験そのものを発表された論文ベースで検討することも行われていて、最近では実験での時間計測の不備の可能性が指摘されたりもしています。

　特殊相対論が、実は超光速もあり得るとする理論であることは、アインシュタイン以後の研究者が指摘して、超光速物質タキオンといったことで最早公然の理論的事実です。

　それでも、やはりそういうものが実際にあるかどうかは、物理学にとっては重要なことです。みんな、怖々と慎重に事実関係を確認しようとしています。
　もし超光速が実在としても、物理学的に超光速の実在が確認され途端に宇宙がどうこうなるはずもないわけで（だって、今まであったということなだけですから）、急ぐ理由もないことです。

お礼

わかりやすく説明していただいて、ありがとうございます。
「素粒子の物理学理論では、超新星爆発で発光するときと同時にニュートリノが作られる」というのが前提にあるわけですね。超光速ニュートリノ？の報道で、それを否定するのに、カミオカンデの実験の例が出されていたので、てっきり光とニュートリノの速度をカミオカンデの実験で測定したものと誤解していました。

回答No.5

Verhalten

今まで観測されていない物が急激に増加すればその原因はある程度保証されます。

回答No.3

植松 一三（@jf2kgu）

ミュー素粒子だったかな
以前にヨーロッパの機関が光速を超えた観測結果が出たニュースが流れましたが、再検査の結果
装置の故障と判ったとニュースでやって居ましたよ

お礼

装置の故障のせいだったんですか・・・。
大規模な実験になると、構成装置がただしく機能しているか検証するだけでも大変そうですね。
回答ありがとうございました。

回答No.2

Tacosan

その「議論」がどんなものか知りませんが, ここで挙げられている「根拠」が何を言っているのかさっぱりわかりません. ひょっとして
「ニュートリノが光より速かったら光より先にニュートリノが検出されるはずだけど, そんなことはない」
とでもいっているのか?

少なくとも可視光とニュートリノの勝負なら, 観測事実としてニュートリノの方が勝っています. ただし, 現在のモデルを使う限り「そもそも発生してから表面に出てくるまで」はニュートリノの方が短時間ですむので, 「真空中の速度」としては光子の方が速くても観測事実とは矛盾しません.

回答No.1

Classified

超新星爆発とはどういうものか、そのときの反応過程の理論は....といった話のアプローチもあるかと思いますが.

webでググった数字で簡単に計算すると、光が2.43msかかる距離をニュートリノが60.7ns早いというのを大マゼランへの16万光年にあてはめると、3.997年の差になりました。

「光での超新星爆発のだいたい4年後にほんの10秒ほどのニュートリノ大放出があって、たまたま地球の場所にほぼ同じときに届いた」　と解釈するのと　「光での超新星爆発とニュートリノの大放出はほぼ同時におきた一連の現象で、ニュートリノの速度は光と大してかわらないので地球の場所でもほぼ同じときに届いた」　と解釈するのとどっちがもっともらしいかということだと思いますが。

お礼

解釈は2通りできるけれども、これまでの実験結果からは、後者と考える方が理にかなっている、ということですね。回答ありがとうございました。