[論文レビュー] On the report of discovery of superluminal neutrinos

Moses Fayngold|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2011

Quantum Mechanics and Applications参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、OPERA実験による超光速ニュートリノの観測が確認された場合でも、特殊相対性理論を覆すものではないと主張している。フェインゴールドは、このようなニュートリノが実際に存在するならば、ローレンツ不変性を保つ修正された枠組み内でその伝播を再解釈することで、相対論的原則と両立可能であると述べ、現代物理学の基礎的矛盾を避ける。

ABSTRACT

So far, none of the known and confirmed experiments have cast any doubts on foundations of special relativity (SR) (see, e.g., experiments on superluminal quantum tunneling [1-3]). The same is true regarding the impact of quantum non-locality; as we know it today, in no way does it challenge SR [4, 5]. In this brief comment we argue that even if the superluminal neutrinos do exist, this fact by itself will not overturn Relativity.

研究の動機と目的

• 超光速ニュートリノが特殊相対性理論の基礎を揺るがす可能性があるという懸念に対処すること。
• OPERA実験で報告されたニュートリノ速度の異常が、相対性理論の確立された原則に反するかどうかを検討すること。
• 従来の提言通り、量子非局所性や超光速トンネル効果が特殊相対性理論を挑戦するかどうかを検討すること。
• 超光速ニュートリノがローレンツ不変性を損なわず、相対性理論の見直しを要しない理論的枠組みを提示すること。
• ニュートリノ物理学における新規の実験的異常と特殊相対性理論の整合性を強化すること。

提案手法

• 理論物理学の原則を用いて、OPERA実験が提唱する光より速いニュートリノの伝播を分析すること。
• 超光速量子トンネルに関する先行実験結果をレビューし、特殊相対性理論との整合性を検討すること。
• 量子非局所性が相対論的不変性を挑戦するか、あるいは維持するかを評価すること。
• 超光速ニュートリノが、ローレンツ不変性を保つ修正された枠組み内で解釈されるならば、特殊相対性理論と両立可能であると提唱すること。
• 位相速度がcを超えるが因果律に反しない既知の現象（例：超光速トンネル）と類似性を示すこと。
• 論理的かつ理論的整合性の根拠を用いて、超光速ニュートリノ自体が相対性理論に根本的な矛盾をもたらさないことを示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された超光速ニュートリノが、実際に存在する場合、特殊相対性理論の原則と調和させられるか？
• RQ2 超光速トンネルや量子非局所性に関する既存の実験が、特殊相対性理論の妥当性を脅かすか？
• RQ3 OPERA実験の報告するニュートリノ速度の異常が、相対性理論の基礎を覆すのに十分か？
• RQ4 超光速ニュートリノがローレンツ不変性を損なわずに存在できる理論的枠組みは何か？
• RQ5 超光速ニュートリノの存在が、因果律および相対論的不変性の理解にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 超光速ニュートリノの報告結果が確認された場合でも、特殊相対性理論と矛盾するとは限らない。
• 超光速量子トンネルに関する先行実験結果は、特殊相対性理論の基礎を揺るがすものではない。
• 現在の理解における量子非局所性は、特殊相対性理論の原則を脅かさない。
• ニュートリノが光より速く移動しても、その振る舞いは修正された理論的解釈のもとでローレンツ不変性と両立可能である。
• この論文は、超光速ニュートリノを受容するにあたり、特殊相対性理論の根本的見直しが必要ではないと結論づける。
• 超光速ニュートリノが相対論的不変性を保つ枠組み内で解釈される限り、理論的整合性が保たれる。