Statement from the OPERA Collaboraton 8 June 2012
"The OPERA Collaboration is releasing updated results on the measurement
of the neutrino velocity at the Neutrino 2012 International Conference in Kyoto.
The previous data taken up to 2011 with the neutrino beam from CERN
to Gran Sasso were revised taking into account understood instrumental effects.
Preliminary results from the data taken in May 2012 with improved timing equipment
are also presented. A coherent picture has emerged with both previous and new data
pointing to a neutrino velocity consistent with the speed of light. "
<요약문>
OPERA 실험그룹은 지난 2월에 발표한 바와 같이,
자체적으로 중성미자 속력 측정에 관한 실험장치에 대한 결함을 발견하였다.
그 장치적인 결함을 수정한 뒤에
(1) 2009년부터 2011년까지의 데이터를 다시 분석하였으며,
(2) 더욱 upgrade 한 장비를 사용하여 2012년 5월에 2주간 조사된 새로운 중성미자 빔을
사용하여 중성미자 속력를 다시 측정하였다.
그 결과, 위의 (1)과 (2)로 부터 "중성미자의 속력이 빛의 속력과 일치한다"는 것을 확인하였다.
이러한 결과는 현재 일본 Kyoto 에서 열리고 있는 Neutrino 2012 국제학회에서 발표되었다.
(자세한 내용은 아래에 있습니다)
결국 중성미자의 속력이 광속보다 빠르다는 작년 9월 발표는 실험장비의 오류에서 비롯된 것으로
판명이 되었으며, OPERA 실험의 공동연구자의 한 사람으로서 이러한 실험적 오류에 대해
송구스럽게 생각합니다.
아래는 Dr. Dracos (CNRS-IN2P3 /Strasbourg) 에 의해 Neutrino 2012 국제학회에서
발표된 내용입니다 (2012년 6월 8일, 일본 Kyoto)
(1) 2011년 까지의 data (재분석)
(가) 2009, 2010, 2011년(9월이전) data
15223 개의 중성미자 반응 (통계적 방법)
이 때 사용된 양성자 빔 (아래)
(나) 2011. 10. 22 - 2011. 11. 6 data
20 개의 중성미자 반응
이 때 사용된 양성자 빔 (아래)
(2) 2012. 5. 10 - 2012. 5. 24 data (재실험)
59 개의 중성미자 반응
이 때 사용된 양성자 빔 (아래)
(3) 실험장치 오류 기간조사
The fiber problem started in 2008 and lasted up to end 2011
when it has been well connected to the OPERA Master Clock.
The "wrong" oscillator frequency was present all the time.
New systematic errors on the above parameters have been extracted.
조사 결과 2009년 후반부터 2011년 말까지 계기적인 오류(주된 오류는 지상과
지하를 이어주는 광섬유의 지하 연결부분)가 있었던 것으로 예상이 됩니다
(OPERA-LVD cosmic ray analysis).
CERN press release (8 June 2012)
Neutrinos sent from CERN to Gran Sasso respect the cosmic speed limit
At the 25th International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics in Kyoto today,
CERN Research Director Sergio Bertolucci presented results on the time of flight of neutrinos
from CERN to the INFN Gran Sasso Laboratory on behalf of four experiments situated at Gran Sasso.
The four, Borexino, ICARUS, LVD and OPERA all measure a neutrino time of flight consistent with
the speed of light. This is at odds with a measurement that the OPERA collaboration put up
for scrutiny last September, indicating that the original OPERA measurement can be attributed
to a faulty element of the experiment’s fibre optic timing system.
“Although this result isn’t as exciting as some would have liked,” said Bertolucci,
“it is what we all expected deep down. The story captured the public imagination,
and has given people the opportunity to see the scientific method in action ?
an unexpected result was put up for scrutiny, thoroughly investigated and resolved in part
thanks to collaboration between normally competing experiments. That’s how science moves forward.”
In another development reported in Kyoto, the OPERA experiment showed evidence for the appearance
of a second tau-neutrino in the CERN muon-neutrino beam, this is an important step towards understanding
the science of neutrino oscillations.
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html
Preliminary results of other LNGS experiments
(Bunched beam in May 2012)
Statement by Antonio Ereditato (OPERA spokesman) 23 Feb 2012
The OPERA Collaboration, by continuing its campaign of verifications
on the neutrino velocity measurement, has identified two issues
that could significantly affect the reported result.
The first one is linked to the oscillator used to produce the events
time-stamps in between the GPS synchronizations.
The second point is related to the connection of the optical fiber bringing
the external GPS signal to the OPERA master clock.
These two issues can modify the neutrino time of flight in opposite directions.
While continuing our investigations, in order to unambiguously quantify the effect
on the observed result, the Collaboration is looking forward to performing
a new measurement of the neutrino velocity as soon as a new bunched beam
will be available in 2012.
An extensive report on the above mentioned verifications and results will be
shortly made available to the scientific committees and agencies.
CERN Press release (23 Feb 2012)
The OPERA collaboration has informed its funding agencies and host laboratories
that it has identified two possible effects that could have an influence on
its neutrino timing measurement.
These both require further tests with a short pulsed beam.
If confirmed, one would increase the size of the measured effect, the other would
diminish it.
The first possible effect concerns an oscillator used to provide the time stamps for
GPS synchronizations. It could have led to an overestimate of the neutrino's time of flight.
The second concerns the optical fibre connector that brings the external GPS signal to
the OPERA master clock, which may not have been functioning correctly
when the measurements were taken. If this is the case, it could have led to
an underestimate of the time of flight of the neutrinos.
The potential extent of these two effects is being studied by the OPERA collaboration.
New measurements with short pulsed beams are scheduled for May.
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html
<요약문>
OPERA 실험그룹은 지난 해 9월 중성미자 속력에 대한 측정값을 발표한 이래,
계속적으로 그 측정값에 숨어있을 가능성이 있는 '알려져 있지 않은 오류(계통오차)'를
찾으려고 노력하여 왔습니다. 그 결과 최근에 2가지 결함의 가능성을 발견하였습니다.
하나는 중성미자 반응의 시간을 측정하기 위해서 이탈리아 그란사소 지하에 설치되어 있는
오페라 검출기의 주 시계(master clock)에 장착되어 있는 진동자(oscillator) 부분이었으며,
다른 하나는 그란사소 지상에 있는 GPS 수신기와 지하의 주 시계를 이어주는 광섬유(길이 8.3 km)의
접속부분(connector)이었습니다. GPS 신호는 지하까지는 들어올 수 없기 때문에 광섬유 케이블을
사용하여 전달합니다.
위의 첫 번째 결함가능성에 의해서는 중성미자 비행시간이 실제값보다 길게 측정될 수 있으며,
두 번째 가능성에 의해서는 짧게 측정될 수 있습니다.
따라서 OPERA 실험그룹은 올해 5월중에 CERN 의 매우 짧은 다발의 양성자 빔(bunched beam)
(수 나노초정도의 매우 짧은 시간동안 조사되는)을 사용하여 중성미자를 만들어
이러한 오류 가능성들을 점검하고, 중성미자 속력을 다시 측정할 계획으로 있습니다.
주) 중성미자 속력을 구하기 위해서는 중성미자의 출발지인 CERN에서 도착지인 그란사소 지하의
오페라 검출기(중성미자 반응점)까지 비행하는 데 걸린 시간을 정확히 측정해야 하는데,
오페라 검출기의 주 시계는 중성미자 반응점의 시간을 측정하기 위한 것입니다.
이 주 시계는 PCI 카드의 형태로 컴퓨터 속에 들어있는 데, 이 카드속에 진동자라는
부품이 부착되어 있습니다. 진동자는 일종의 매우 정밀한 시계라고 할 수 있습니다.
두 번째 결함가능성은 지상의 GPS 수신기로부터 지하의 주 시계까지 연결하는 광섬유 케이블의
접속부분(PCI 카드와의 커넥터)입니다.
그리고 중성미자가 CERN에서 오페라 검출기까지 걸린 비행시간을 정확히 측정하기 위해서
먼저 CERN 과 오페라 검출기 양쪽 지점들의 시간의 동시성(1 나노초 정도)을 확립하는 것이
매우 중요한데, 이 때 주시계는 오페라 검출기쪽의 중성미자 반응시간을 측정하는 역할을 합니다.
(아래 그림에서 빨간 색 표시가 결함 가능성이 있는 부분임)
중성미자 속력에 대한 OPERA 실험의 재분석 및
추가 보완 실험결과 (2011년 11월 17일)
최종 논문: Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector
(1) 중성미자 속력에 대한 재분석
지난 9월 23일 arXiv 에 논문을 발표한 후,
외부의 comment 들을 참조하고, 내부적으로 다시 분석한 후
아래와 같이 수정 보완하였음
수정결과와 아래의 추가 보완 실험결과를 최종논문에 포함하여
11월 17일 저녁에 JHEP(Journal of High Energy Physics)에 투고하고,
18일에 ArXiv 에 올려졌음
추가적으로 수정한 사항:
주로 지구자전에 의한 빛의 속력의 보정이며,
지구 공전 효과나
CERN 과 그란사소의 지역차에 의한 일반상대론적인 효과 등은
무시할 정도로 작았음
그리고 이번에는 지난 번 16,111개의 반응중에서
15,223 개의 뮤온 중성미자 반응(clean event) 만을 다시 선별하여 분석하였음
재분석 결과 :
730km 의 거리를 빛보다 (57.8 ± 7.8) 나노초 빨리 도달
계통오차는 (+8.3 -5.9) 나노초
즉, 빛보다 십만분의 2.37배 빠름
(v-c)/c=0.0000237
그리고 논문에 사용된 통계적인 분석 방법에 대한 의구심을 없애기 위해서
아래와 같이 CERN의 특별한 양성자 빔을 사용하여 추가 보완실험을 하였음
(2) 추가 보완 실험
실험 기간: 2011. 10. 22 - 11. 7
특징:
양성자 빔의 폭이 3 나노초 정도 (지난 번에는 10.5 마이크로초)
로 매우 좁고,
빔과 빔사이의 간격이 524 나노초로 비교적 넓음
결과:
중성미자 반응수: 20개
빛보다 (62.1 ± 3.7) 나노초 빠름
따라서 추가 보완실험 결과가 위의 재분석 결과(main result) (1) 과 일치함
아래 그림은 추가 보완실험에 대한 것입니다.
그림 1 ) 양성자 빔의 폭이 약 3 나노초
그림 2 ) 빔과 빔사이의 간격이 524 나노초
그림 3 ) 붉은 선이 '광속과 뮤온 중성미자 속력의 차이'의 평균값으로 (62.1 ± 3.7) 나노초
Embargo : 2011년 9월 23일(금) 오후 3시 30분
보도자료 1 (영문)
보도자료 2 (영문)
논문:
Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector
동영상:
Seminar at CERN (12 Sept 2011)
스위스 CERN 에서 뮤온 중성미자 빔을 만들어 730 km 떨어진 이태리 그란사소 지하실험실로 조사함
스위스 CERN 에서 뮤온 중성미자 빔을 만들어 730 km 떨어진 이태리 그란사소 지하실험실로 조사함
스위스 CERN 에서 뮤온 중성미자 빔을 만들어 730 km 떨어진 이태리 그란사소 지하실험실로 조사함
스위스 CERN 에서 뮤온 중성미자 빔을 만들어 730 km 떨어진 이태리 그란사소 지하실험실로 조사함
중성미자 속력측정의 개념도
동영상
빔라인
빔라인
중성미자 검출장치 (이태리 그란사소 국립연구소 지하실험실)
중성미자 검출장치 (이태리 그란사소 국립연구소 지하실험실)
중성미자 검출장치 (이태리 그란사소 국립연구소 지하실험실)
중성미자 검출장치 (이태리 그란사소 국립연구소 지하실험실)
중성미자 검출장치 (이태리 그란사소 국립연구소 지하실험실)
오페라 실험 참가국 (초기)
Gran Sasso
Gran Sasso
Gran Sasso
원자핵건판내에서의 중성미자 반응의 실제 모습
타우 중성미자 반응
타우 중성미자 반응
타우 중성미자 반응 찾는 과정
타우 중성미자 반응
타우 중성미자 반응
