Το πείραμα OPERA και οι αρχές της Ειδικής Σχετικότητας

του Νίκου Λυγερού

Η ερμηνεία των αποτελεσμάτων του πειράματος OPERA παρουσιάζεται μονοδιάστατη. Αυτό οφείλεται σε μια απλοποίηση που καταλήγει σε εκφυλισμό του συλλογισμού της θεωρίας του Einstein. Η ειδική Σχετικότητα βασίζεται πάνω σε δύο θεμελιακές αρχές. Η πρώτη είναι η αρχή της σχετικότητας: οι νόμοι της φυσικής έχουν την ίδια μορφή σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Η δεύτερη ορίζει ότι...

η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι πάντα ίδια ανεξάρτητα από τα αδρανειακά συστήματα. Η πρώτη αρχή είναι στην ουσία η επέκταση του φορμαλισμού του Galileo Galilei. Ενώ η δεύτερη ερμηνεύει τις εξισώσεις του Maxwell ως απόδειξη της μη ύπαρξης του αιθέρα. Αυτές οι δύο αρχές επιτρέπουν κλασικά την εύρεση των μετασχηματισμών του Lorentz. Στην πραγματικότητα όμως είναι δυνατόν να βρούμε τους ίδιους μετασχηματισμούς αν αντικαταστήσουμε τη δεύτερη αρχή με την επόμενη: ο χωροχρόνος είναι ομογενής και ισότροπος.

Η ανακάλυψη αυτής της δυνατότητας έγινε ανεξάρτητα από τον Kunz και τον Comstock το 1910. Αυτή η νέα υπόθεση σε σχέση με την κλασική περί φωτός, οδηγεί σε μια ομάδα μετασχηματισμών, η οποία εξαρτάται από την παράμετρο c2, η τελευταία έχει τις διαστάσεις μιας ταχύτητας στο τετράγωνο. Εάν το c2 είναι πεπερασμένο και θετικό, τότε ταυτίζονται με τους μετασχηματισμούς του Lorentz. Αυτή η προσέγγιση αναδεικνύει μόνο και μόνο την ύπαρξη ενός φράγματος ταχύτητας c, η οποία είναι η ταχύτητα των σωματιδίων δίχως μάζα. Με άλλα λόγια η ταύτιση με την ταχύτητα του φωτός γίνεται εκ των υστέρων! Πράγμα το οποίο σημαίνει ότι αν το φωτόνιο έχει μάζα τότε δεν θα προβλημάτιζε την Ειδική Σχετικότητα αφού η ταχύτητα θα ήταν απλώς μικρότερη από το φράγμα.

Είναι σημαντικό λοιπόν να εξετασθεί και το θέμα της μάζας του φωτονίου για να έχουμε μια ολική αντιμετώπιση του προβλήματος των αποτελεσμάτων του πειράματος OPERA, αν αυτά επιβεβαιωθούν ορθολογικά με άλλα πειράματα από άλλα εργαστήρια. Τα πειράματα με νετρίνα είναι πάντα δύσκολα, λόγω των ιδιοτήτων αυτών των σωματιδίων. Σε κάθε περίπτωση η ανάλυση πρέπει να είναι προσεχτική διότι αφορά το θέμα των αρχών. Δεν είναι ένα συμπέρασμα της θεωρίας της Ειδικής Σχετικότητας που θα μπορούσε να απορριφθεί με αυτά τα αποτελέσματα αλλά η επιλογή των αρχών. Και μπορεί να αποδειχθεί ότι πρέπει να επιλέξουμε μια πιο πολύπλοκη μορφή του χωροχρόνου.