光より速いニュートリノ

ニュートリノが光より速い事が観測されたらしいんですが、
今後それを元にどんなことができるようになってくるのでしょう。
ニュートリノが光より速い事がわかったことにより
物理学界にどんな変化が起きてくるのでしょう。
これまで当たり前とされてきたどんなことが覆され、
どんな基本が敷かれるのでしょう。
今回の発見は、これまでの物理学の幕となり、これからの幕明となる節目となりますか。

No.1 回答者： cozycube1 回答日時： 2011/09/28 19:42

　ニュートリノに質量があることが分かったときも、新聞では「物理学の教科書を書き換えなければならない大事件！」みたいな報道だったですよ。

当時、ニュートリノと光の速さが違うかどうか分かってなかったので、ニュートリノが光の仲間かどうか、実験・観測物理学者が必死で検証していたのです。
　でも、理論物理学者は、ニュートリノの質量の有無、どちらについても理論は完成してました。ですので、物理ファンを含む関係者は、新聞の騒ぎようを笑って見てました。
　今回も似たようなものです。

　核心に触れる前に、予備知識を解説しておきます。

　特殊相対論としては、物質（あるいは素粒子）は3種類に大別できます。

　一つは、タージオンといって、これが普通の物質です。石ころも人間もタージオンでできています。特徴は、普通に質量があること、スピードを自在に変えられることです。で、アインシュタインは、「タージオンは、速度は確かに変えられるけど、光速度未満までだよ」と言ったわけです。

　二つ目がルクソン、またはルクシオン。これが光です。先に述べたように、一時期はニュートリノはルクソンかもしれない、と言われていたことがあるわけです。ルクソンの特徴は、常に光速度の速さで移動し、それ以上にも、それ以下にもなれません。で、アインシュタインは「タージオンである我々は、ルクソン（光）からどんなに速く逃げようが、どんなに速く近づこうが、なぜかいつもルクソン（光）は秒速30万kmの速さだよ」と言ったわけです。そして、仮に、あくまでも仮にですが、「光を静止させたとしたら、その質量はゼロだよ」とも言っています。

　アインシュタインが考えたのは、ここまで。でも、特殊相対論を研究していた理論物理学者が気が付きました。「やや！　光より速いものがあっても、特殊相対論成り立つじゃん！」と。これが一時期騒がれたタキオンです。タキオンの特徴は、いつも光より速くて、絶対に光より遅くなれないことです。まあ余談程度に受けてもらえばいいんですけど、タキオンの質量は虚数という奇妙なことになっています。

　で、タキオンがなぜ騒がれたかと言うと、タキオンは過去に戻れるのです。これについて、一番単純な説明をしておきます。タキオンが速度を上げて行きます。速度の上限は無限大の速さでしょうか？　確かに無限大の速さなら、どんな距離も所要時間ゼロで到達できます。

　でも、それは速度の上限ではありません。無限大より速いというものは考えられるのです。それは、出発する前に到着してしまうこと。つまり、所要時間がマイナス。これは過去へのタイムトラベルと考えることもできます。ちなみに、どこまで所要時間をマイナスにできるかというと、それはやはり光速度なんですが、ただマイナスの光速度なんですね。たとえば1光年先に最も速いタキオンを送ったら、到着は1年前までが限度。2年前とかにはできません。

　これが一番単純な説明ですけど、さらに言えば光速度よりちょびっとでも速いものがあれば、それは工夫次第で過去へ行けるということです。無限大より速い必要はないのです。ただ、光速度より速く、無限大より遅ければ、過去へ行くには、いろいろと仕掛けを作る必要があるということです。

　予備知識終わり。私が一番わくわくする結果は、何種類もあるニュートリノの中にはタキオンがあるんじゃないか、ということです。ホーキング博士はがっかりです。なぜなら、彼は「時間順序保護仮説」と呼ばれる仮説を主張していて、「タキオンなんてのは理論の遊びで、絶対に実在しない」と主張してますから。

　タキオンがあっても、相対論はびくともしません。もちろん、どんな物理学もびくともしません。熱力学だけはちょっと困った顔するでしょうけど、既に昔に確立した統計力学に「熱力学は絶対じゃないよん、非常に高い確率でそうなるだけだよん」と言われてしまってますからね。
　ただ、人類が今まで経験則として知っていた「因果律」、つまり原因のあとに結果が来る、というものが絶対的に成り立つわけではない、ということにはなります。

　考えようによっては、やっぱりわくわくする結果。今回、長期間かけて膨大な数の実験をこなした研究グループが、知られている物理学の範囲内では完璧にやれていたとしましょう。
　しかし、もしニュートリノが光より遅いのだとしたら、考えられることとして、「同時にニュートリノと光を発生させたはずだけど、未知の物理学的な仕組みがあって、ニュートリノのほうが先に発生していた」ということがあります。ニュートリノは限りなく光速度に近いのですから、ほんのわずかでも光より早く発生していたら、光より先に検出されるのも当たり前です。これはタキオンの夢は破れますが、代わりに素粒子の物理学にとっては大きな新発見です。この場合は、物理学が一部は書き換わります。

　その他の結果として、既存の物理学でどうこう、はわくわくできないので省略。

この回答へのお礼

特殊相対論として、素粒子は、タージオンと、ルクシオンと、タキオンとが扱われるんですね。
タキオンお話、頭がグルグルしますね。
あなた様の知識は凄。

お礼日時：2011/10/25 17:47

No.2 回答者： noname#145142 回答日時： 2011/09/28 21:03

　私の理論が正しければ過去の方向と未来の方向両方あらわれるので何れタイムマシンが出来ると思います。

この回答へのお礼

タイムマシンが出来るんですね。

お礼日時：2011/10/25 17:36

No.3 回答者： Kunfu 回答日時： 2011/09/29 07:50

ミュー型ニュートリノが光より速いと観測したのは１グループだけで、まだその発見に再現性があるか確かめられたわけではありません。

もし、ニュートリノが光より速いのなら数十光年なり数百光年離れた超新星爆発のニュートリノが過去に観測されていますが、光学的に観測されるより相当早くニュートリノが観測されていたはずですがそんなことはありません。
この矛盾が解明されて、別グループの再現実験が確認されるまでニュートリノが光より速いと結論付けることはできません。

では、ニュートリノが光より速いことが仮に明らかになったとしましょう。
科学は新しい事実や観測結果がわかるたびに理論を修正してきました。
ニュートン力学は一応の成功を収め、天体の運行も正しく記述できると思われていました。
ところが、水星の公転をニュートン力学では正しく説明できませんでした。
それは、高重力下での時空の歪みを考慮していなかったからです。
相対性理論によって、それを説明することにより水星の軌道計算が行なえるようになりました。
それはニュートン力学が間違いということではなく、比較的平坦な時空における事象においては相対性理論と近似した解をもたらす理論で現在でも死んではいません。
相対性理論も従来までこのニュートリノの速度に関すること以外は非常に成功した理論でした。
もし、次の理論が生まれるなら相対性理論をひっくり返すのではなく、新しい要素を加えつつ相対性理論を含包する理論の誕生ということになるでしょう。

ただ、個人的には他のグループによる再現実験で同じ現象を観測されない方が心穏やかでいられるような気がします。

この回答へのお礼

まだ矛盾多き段階なのですね。

次の理論が生まれるなら相対性理論をひっくり返すのではなく、新しい要素を加えつつ相対性理論を含包する理論の誕生ということになるんですね。

お礼日時：2011/10/25 17:36

No.4 回答者： bankirii 回答日時： 2011/09/29 21:33

もしもニュートリノが光の速度に達し、時間の壁を越えたらどのような解釈になるのでしょうか。

未だに相対性理論が解明されず、空転しています。

相対性理論の根源となった技術が表に出ていません。
代弁者を批判されると”虫の居所が悪く”感じます。
後は、民主党（政権与党）次第でしょう。

民主党を始め、各機関が創る気になったら書類を郵送して下さい。
ゆっくり待っていますから、、、、、。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2011/10/25 17:33

No.5 回答者： isa-98 回答日時： 2011/09/29 21:48

＞今回の発見は、これまでの物理学の幕となり、これからの幕明となる節目となりますか。

それはもちろんです。
これを契機に固定観念に縛られない新しい人材の輩出が期待出来ます。

若いスキルとエネルギーに期待します。
大いにがんばって欲しい物です。

従来の人間の型ではまず駄目ですね。
気難しいだけで容認内容すら問題があります。

この回答へのお礼

観念に縛られない新しい思考が生まれそうですね。

お礼日時：2011/10/25 17:32

No.6 回答者： chiha2525 回答日時： 2011/09/29 21:52

今回のニュートリノを、即タキオンと決め付けるのは早計ではないでしょうか。

私としては世界の新たな姿を知ることが出来るかもしれないとワクワクしていますよ。

光より速いものに、双子量子のパラドックス（通称というか普通は何と呼ばれているのか知らないので）の、２つの対生成した量子（計４つ出来る）を１つづつからめて、そのあと残った片方を観測するとその“情報”が残ったもう片方の量子に光速を超えて伝わり、必ず反対の値が観測される、ってやつ。双子にこだわるのは隠れたパラメーター説封じ。これなども、どのように情報が伝わっているのか未だに分かっていませんね。神様はイカサマサイコロを振っている？

話がそれましたが。
質問者の問に答えるなら、今までのことが覆されることは無いと思います、逆にそれを踏み台のようにして発展していくと思います。よく言われるニュートン力学の様に。

この回答へのお礼

双子量子のパラドックスのお話面白かったです。
対には関係があるわけだから情報は伝達されているはずで、その情報伝達速度といったらものすごくなりそうですね。

お礼日時：2011/10/25 17:31

No.7 回答者： shiara 回答日時： 2011/10/01 02:14

ニュートリノが光速より速かったり遅かったりするようなものだとするなら、ローレンツ変換に代わる座標変換式が必要になります。

ローレンツ変換では、光速より遅いものは、どのような座標系へ移っても光速を超えないからです。新しい座標変換が必要だということは、マックスウェル方程式に修正が必要であることを意味します。なぜなら、ローレンツ変換式は、マックスウェル方程式を不変にするように考えられた座標変換式だからです。したがって、電磁気学も変わります。
ニュートリノが常に光速より速いなら、ローレンツ変換はそのまま使えるかもしれませんが、ニュートリノの固有時が虚数になるため、現在知られている理論では手に負えません。まったく新しい理論が必要になります。

この回答へのお礼

ローレンツ変換式は、マックスウェル方程式を不変にするように考えられた座標変換式だから電磁気学も変わってくるのですね。

お礼日時：2011/10/25 17:27

No.8 回答者： s_hyama 回答日時： 2011/10/01 05:21

一方通行の光の速度もろくに計測できてないのに、光と比べて早いとか、過去へいけるとか議論するほうがおかしいのでは？

片道の光速度の測定は行われているのか？
http://okwave.jp/qa/q6734826.html

One-way speed of light
http://en.wikipedia.org/wiki/One-way_speed_of_li …

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2011/10/25 17:10

No.9 回答者： SPROCKETER 回答日時： 2011/10/09 22:37

　ミューニュートリノが光速度を僅かに超えているという発見が事実だとすれば、従来の相対性理論による解釈の多くが覆される可能性がありますね。

　たとえば、従来の説では宇宙はビッグバンで始まり、インフレーションとバリオン数の変化で生き残った素粒子が宇宙を形作ったと考えられていますが、暗黒物質やニュートリノに関しては詳しくわかっていませんでした。

　もし、ミューニュートリノが光速度を超えるのが事実であれば、ビッグバン初期に宇宙の質量の多くが光速度を超えるニュートリノの形で宇宙の膨張速度を超えて拡散した結果、ニュートリノの質量が宇宙の構造に影響を与えるに至らなかったと考える事が可能になります。

　また、ブラックホールなどの大質量星ではニュートリノの形で質量が常に失われていて、寿命が短くなる現象が起こっている事になります。

　ニュートリノが時間を逆向きに進んでいるのであれば、未来と過去で相互作用が起こり、恒星や銀河など、宇宙の構造形成に大きな影響を与えた可能性があります。そうであれば、タイムパラドックスが宇宙を形作ったという考え方が出て来るでしょう。

　タイムパラドックスが日常的に起こっているのが宇宙の常識であれば、従来の宇宙論は大幅な修正を迫られるでしょうし、時間に関する従来の考え方も変えなければならないでしょう。

この回答への補足

少し事後動向を見るために、スレ開でいたのですが、超えた超えてない双方の観測が続き、どちらの信憑も確定できるレベルに達していない世界的な現見解状態となっておりますのでいったん閉じようと思います。

補足日時：2011/11/24 09:51

この回答へのお礼

ミューニュートリノが光速度を僅かに超えていれば、相対性理論の解釈が覆されるのですね。
ミューニュートリノが光速度を超えれば、ビッグバン初期に宇宙質量が光速度を超える膨張速度で拡散した場合、ダークマター問題も部分解決しそうなんですね。
ブラックホールなどの大質量星ではニュートリノの形で質量が常に失われていることになるんですね。
ニュートリノが時間を逆向きに進んでいるという発想も面白いですね。

お礼日時：2011/10/25 17:08