ニュートリノの速度は測れるのか

質問

タイトルを見てこいつ馬鹿かと思ったかもしれませんが、ミュー型ニュートリノの速度が光速より速いということで、疑問があります。

相対性理論によれば、光速より早くなると、時間が逆もどりする。
ニュートリノを加速器で打ち出して、観測地で観測された。
その結果、光速より早い。
そもそも、光速より早ければ、たとえば０時００分に打ち出すとその時刻より前に観測地にいきなりニュートリノが（タイムスリップして）現れるはずです。

なのに、どうして、ニュートリノの速度は測れたのですか？

あと、もうひとつ。

相対性理論によれば、光速と同じならば、時間は止まる。
光から見れば、時間は止まっている。
たとえば、０時００分に光が出発すると、観測地につくのは、同じ０時００分。
つまり、出発した瞬間に光が観測されるはずではないでしょうか？

詳しい方にとっては馬鹿な質問でしょうかお答えください。

回答No.3

hisappy · ベストアンサー

バウムクーヘンのような同心円を想像してみてください。
以下、説明の都合上大雑把な値を使用します。

中心部に発射点があるとして、
同心円が光速での１秒毎（約30万…メートル？？）に引かれているものとします。
仮に半径１秒分の円を１秒円、２秒分の円を２秒円と呼ぶことにします。
ここで、10秒円の地点に観測点（受信点）をおきます。
そこで、００時００分から順次、時刻を名称として
光00:00:01秒号、光00:00:02秒号のように発していくものとします。
新幹線が順次発車していくイメージです。
そして、光00:00:10秒号と同時にニュートリノ00:00:10秒号も発射しました。
すると１０秒円上にある観測点では
ニュートリノ00:00:10秒号が光00:00:09秒号と同時に到着しました。
これらの計測結果により光よりニュートリノの方が速いとの結論に達しました。

そんなイメージです。
実際に観測されてのはウン億分の六秒くらいの違いなので、もっと小さなものですけれど。

上記比喩において、観測点での時計は中心点（発射点）と同期（同時刻を示して）しています。
これに対し、中心点（発射点）で発生した現象は
時間と共に発射点から離れる方向へ広がり観測点へ影響を与えるのは
発生時刻に対しては後の事なので過去（上記の場合、光速では１０秒後）となります。

つまり、光00:00:01秒号が観測点に到着するのは00:00:11秒となります。
同様に、光00:00:10秒号は観測点に00:00:20秒に到着します。
これに対し、ニュートリノ00:00:10秒号は観測点に00:00:19秒に到着しました。

質問文の内容をこれに当てはめると、
「ニュートリノ00:00:10秒号は観測点には00:00:09秒に到着するはず」
と言っていることとなります。
計測している時計と各地点の時刻、速度算出の関係とが混ざっているようです。

現実世界では時計の完全同期は無理に近いので、
各種測定で同時刻とみなす処理があるようです。
地デジ化の時にあった「本当の正午は２秒前」のようなものでしょうか。

続いて、「光速と同じならば、時間は止まる。」に関してです。
これは（細かくだとまた違ってくるのでしょうが）
「光速と同じならば、発生時刻との時間差が０になる」
のであって、光速で移動していても、その移動体の時間自体は動きます。
上記比喩にならうなら、
「光00:00:10秒号と並んで動いているから発射点時刻00:00:10秒時点の現象だね。」
という感じです。
でも、観測点に到着するのは00:00:20秒であって00:00:10秒とはならないのは
すでに比喩の通りです。

カーナビ使ってドライブして、出発時刻がコレコレで～～
のような、日常生活の感覚に当てはめようとすると
逆に実は非常に難解になってしまう概念じゃないかと思うのであります。

回答No.2

rnakamra

発生地点と観測地点の時刻はどのように比較するのでしょうか?
この問題が非常に重要です。

実は、全ての慣性系において異なる2点の時刻が全て同じになるように時計を同期することは出来ません。時計に対して静止している慣性系で二点の時計を同期させると、別の慣性系で見るとその二つの時計の時刻がずれている、ということは普通にありえるのです。

一度、"時刻"という概念が相対論でどのように扱われるか勉強するとよいと思います。

回答No.1

noname#140871

おそらく我々の認識の虚数解が間違えているんだろうね。自分の理論では√（－１）＝√（（－１）×（＋１））＝（－１）と（＋１）なので実数値の部分が表れてきたと考えて良いと思う。ただこの理論が実際の数値と当てはまっていれば話だけど。あとは物理学者にまかせます。