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노벨위원회가 물리학을 잘못 했습니까?

비정상적인 논문에서, 주요 이론 물리학자는 2015 년 노벨 물리학상에 대한 인용이 잘못되었다고 말합니다. 이탈리아 트리 에스테에있는 국제 이론 물리학 센터의 알렉세이 스 미르 노프 (Alexei Smirnov)는 중성미자라는 입자를 연구 한 엄청난 실험을 이끌었던 두 명의 우승자는 상을받을 자격이 있다고 말했다. 그러나 그들의 발견에 대한 노벨위원회의 12 단어 설명은 실험 중 하나가 무엇을했는지를 잘못 표현합니다.

캘리포니아 팔로 알토에있는 스탠포드 대학교 (Stanford University)의 중성미자 물리학자인 조르지오 그라 타 (Giorgio Gratta)는“확실히, 그는 인용이 본질적으로 틀렸다는 것이 옳다”고 말했다. 그러나 스웨덴 웁살라 대학교 (Uppsala University)의 중성미자 물리학 자이자 노벨위원회 회원 인 올가 보너 (Olga Botner)는 "노벨상에 대한 인용은 필수품이며 인정되는 발견의 모든 세부 사항을 반영 할 수는 없다"고 말했다.

특정 핵 상호 작용에서 태어난 거의 질량이없는 중성미자는 평범한 문제로 거의 바람을 피우지 않습니다. 그들은 세 가지 유형 또는 "풍미"(전자, 뮤온, 타우)로 제공되며 이상하게도 전자 중성미자가 뮤온 중성미자로 바뀌고 다시 돌아올 수 있도록 한 유형에서 다른 유형으로 바꿀 수 있습니다. 이러한 앞뒤 "중성미자 진동"은 중성미자가 질량을 가지고 있음을 증명합니다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 중성미자는 질량이 없어서 적어도 진공 상태에서 빛의 속도로 움직여야 할 것입니다. 만약 그렇다면, 그들에게는 시간이 여전히 서 있고 변화가 불가능할 것입니다.

2015 Physics Nobel은 중성미자 진동의 발견을위한 두 가지 실험의 지도자들을 존중했습니다. 도쿄 대학의 입자 물리학자인 다카아키 카지 타 (Takaaki Kajita)와 그의 동료들은 일본의 슈퍼 카미오 칸데 (Superk)라고 불리는 일본의 gargantuan 지하 입자 탐지기를 사용하여 우주선으로 생성 된 고 에너지 뮤온 중성미자를 연구했습니다. 1998 년, 그들은 위에서 비가 내리는 사람들이 지구를 통해 올라 오는 사람들을 능가했다고보고했다.

캐나다 킹스턴에있는 Queen 's University의 Arthur McDonald와 동료들은 Sudbury Neutrino Observatory (SNO)라는 광산에서 탐지기를 사용하여 태양에서 나오는 저에너지 중성미자를 연구하여 전자 중성미자로 핵 상호 작용을 시작했습니다. 이 팀은 두 가지 기술을 사용했습니다. 하나는 전자 중성미자 만 계산할 수 있고 다른 하나는 모든 유형에 민감한 기술을 사용했습니다. 2001 년과 2002 년에 SNO는 전자 중성미자가 태양에서 나오는 모든 중성미자의 34%만을 차지했으며 일부는 길을 따라 향이 변화하고 있음을 시사합니다. 노벨위원회에 따르면 Superk와 SNO 결과는 중성미자가 진동한다는 것을 증명합니다.

SNO 결과가 그러한 것을 보여주지 않는 것을 제외하고는 9 월 8 일 ARXIV Preprint 서버에 게시 된 논문에서 Smirnov는 주장합니다. SNO 결과는 태양의 전자 중성미자가 자신의 유형을 바꾸는 것으로 판명되었지만, 중성미자 진동과 본질적으로 독립적 인 다른 물리학을 통해 그렇게한다고 Smirnov는 말합니다. 노벨위원회는 짧은 상품 인용뿐만 아니라 상을 더 길게 기술적으로 설명 할 때도 잘못을 겪었다 고 그는 말했다. 스 미르 노프는“실험이 노벨상을 수여받을 자격이있다”고 말했다. "이것은 그들이 실제로 본 것에 대한 질문 일뿐입니다."

중성미자 진동은 기괴하게, 전자 중성미자와 같은 명확한 맛을 가진 중성미자가 잘 정의 된 질량이 없기 때문에 발생합니다. 즉, 물리학자는 전자 중성미자에게 덩어리가 1 개, 무톤 중성미자는 또 다른 질량을 가지고 있고, 타우 중성미자는 3 분의 1이라고 말할 수 없습니다. 대신, 양자 기묘함 덕분에 각각 세 가지 맛의 다른 조합으로 만들어진 세 가지 다른 "질량 상태"의 다른 조합입니다. 수학적으로 질량은 한 가지 방법으로 전자 중성미자를 만들기 위해, 다른 하나는 뮤온 중성미자를 만들기 위해 전자 중성미자를 만들고, 타우 중성미자를 만드는 세 번째 방법 - 세 가지 다른 물체를 만들기 위해 다른 방법으로 조립할 수있는 퍼즐 조각과 같은 세 번째 방법.

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결정적으로, 다른 질량 덕분에 3 개의 질량 상태는 제 시간에 다르게 진화하므로 메쉬가 어떻게 변합니다. 예를 들어, Muon Neutrino의 경우 Mass States의 Muon 구성 요소가 서로를 강화하는 동안 전자 및 TAU 구성 요소가 서로를 취소합니다. 잠시 후, 매스 상태의 타우 부품은 다른 부분이 상쇄되는 동안 서로를 강화하여 뮤온 중성미자를 타우 중성미자로 변환합니다. 더 오래 기다리면 Mass States의 뮤온 부품이 다시 강화되어 타우 중성미자를 뮤온 중성미자로 다시 돌립니다. 이 메커니즘은 다른 속도로 휘젓는 여러 질량 상태가 필요하며, 슈퍼 크 결과를 설명합니다.

대조적으로, SNO 결과는 중성미자에 대한 미묘한 영향을 포함한다. 전자 중성미자는 태양 내의 핵 상호 작용에서 전자가 풍부한 환경으로 나타납니다. 이 전자와의 상호 작용은 중성미자의 질량 상태와 향미 메이크업을 변화시킵니다. 그 "물질 효과"의 결과로, 태양의 중심부의 전자 중성미자는 단 하나의 질량 상태로 구성되며 질량 상태는 단 하나의 풍미로 구성됩니다 :전자.

그러나 중성미자가 태양에서 벗어나면서 전자 밀도가 떨어지고 질량 상태에 미치는 영향. 따라서 전자, 뮤온 및 타우의 국가의 일반적인 맛 조합이 나타납니다. 따라서, 태양의 전자 중성미자는 앞뒤 중성미자 진동을 포함하지 않지만 변화하는 전자 밀도를 반영하는 방식으로 맛이 바뀝니다. 이러한 "단열 맛 전환"은 중성미자가 질량을 가질 필요조차 없다. SNO 연구자들은 결과를 올바르게 설명했으며 중성미자 진동에 대한 관찰을 주장하지 않았다고 Smirnov는 말합니다.

일부 물리학 자들은 Smirnov가 중성미자 진동에 대한 특히 정확한 정의를 고수하고 있다고 말합니다. 노스 캐롤라이나 더럼에있는 듀크 대학교의 중성미자 물리학자인 케이트 콜버그 (Kate Scholberg)는“그는 물리학에 대해 옳다”고 말했다. "그러나 나는 개인적으로 SNO 결과 당시 일반적인 사용법 이었기 때문에 중성미자 진동에 대한 인용이 괜찮다고 생각합니다."

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그러나 Smirnov는 SNO 결과 후에도 중성미자가 부패하거나 이국적인 새로운 상호 작용을 겪을 가능성을 포함하여 중성미자의 작동 방식에 대한 "5 ~ 6"설명이 실행 가능하다고 설명했다. 3 개의 맛과 3 개의 질량 상태를 가진 중성미자의 그림은 또 다른 실험 후에 만 ​​밀접한 초점을 맞추 었으며, 일본 토요마의 Kamioka 액체 신틸 레이터 안티 누트 리노 검출기 (Kamland)는 2002 년의 원자로의 전자 안티 누트 리노의 진동을 관찰했다고 Smirnov는 말했다. 이런 이유로 그는 Kamland가 노벨상에서 나누었을 것이라고 말했다.

그럼에도 불구하고,위원회는 맥도날드와 SNO에게 더 간단한 인용을 주었을 것이라고 일부 물리학 자들은 말했다. 연구원들은 1960 년대 후반에 태양에서 전자 중성미자를 발견했지만 태양 광학 문제로 알려진 논란의 여지가있는 불일치 인 태양 모델에 의해 예측 된 양의 절반 미만을 측정했습니다. SNO는 많은 물리학 자의 기대와는 달리 태양 광 모델이 정확했지만 중성미자는 지구로가는 길에 맛이 바뀌고 있음을 보여주었습니다. Blacksburg의 Virginia Polytechnic Institute와 State University의 이론적 물리학자인 Patrick Huber는“SNO가 태양 중성미자 문제를 해결했기 때문에 노벨상을받을 자격이 있다는 것은 정말 분명합니다.

SNO와 McDonald가 노벨상을받을 자격이 있다는 것에 동의한다면 왜 인용을 제기합니까? 많은 젊은 물리학 자들은 SNO 결과와 태양 중성미자 문제의 해결책이 중성미자 진동과 관련이 없다는 것을 이해하지 못한다고 그는 말했다. Scholberg는 대부분의 중성미자 물리학자가 중성미자 진동을 연구하기 위해 설계된 실험에서 일한다는 점을 감안할 때 그럴듯하다.

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