http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-09-24
欧洲研究人员发现，一些中微子能够以超过光速60纳秒的速度运行，如果这一发现被多方证实，将推翻爱因斯坦的相对论。新京报制图/帅春雷
欧洲核子研究中心外景。
欧洲核子研究中心23日宣布，他们发现一些粒子可能以快于光速的速度飞行，一旦这一发现被验证为真，将颠覆支撑现代物理学的爱因斯坦相对论。
相对论称光速最快
当天，欧洲核子研究中心公布了一份研究结果，科研人员在让中微子进行近光速运动时，其到达时间比预计的早了60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒），对此，研究者认为，这可能意味着这些中微子是以比光速快60纳秒的速度运行。
根据爱因斯坦狭义相对论，光速是宇宙速度的极限，没有任何物质可以超越光速。如果此次研究结果被验证为真，意味着奠定了现代物理学的基础将遭到严重挑战。
此次研究的中微子束源自位于日内瓦的欧洲核子研究中心，接收方则是意大利罗马附近的意大利国立核物理研究所。粒子束的发射方和接收方之间有着730公里的距离，研究者让粒子束以近光速运行，并通过其最后运行的时间和距离来判断中微子的速度。中微子束在两地之间的地下管道中穿梭。
被观测到1.6万次
“这个结果十分令人震惊，”该研究项目发言人艾瑞迪塔托说，“我们在好几个月中反复研究核对，并仔细考虑了实验中其他各种因素的影响。”艾瑞迪塔托说，科研人员反复观测到这个现象达1.6万次。
“这是很令人感兴趣的结果，但它科学上的准确性，还要更多的实验才能来验证。”中科院高能物理研究所所长陈和生对本报记者说。他表示，目前物理学界也出现了一些对该实验结果的不同意见，一是怀疑粒子束飞行距离的准确性，二是粒子束本身长度的准确性。
此次实验的研究者之一奥迪瑞说，“尽管我们测量的系统不确定性很低，统计数据准确性也很高，但我们还是希望能与其他实验做对比。”
根据研究者的声明，中微子束的发射地到接收地之间的距离，存在着20厘米的不确定性。对中微子束飞行时间通过高级GPS系统和原子钟等精密设备测量，精确度小于10纳秒级别。
新发现潜在影响巨大
欧洲核子研究中心在一份声明中表示，这个结果的潜在影响巨大，急需其他实验的独立测量进行重复实验，接受更广泛、更严谨的考验，这才能最终验证或反驳是否真的存在超光速粒子。目前，研究中心已将此实验论文上传到公开网站上，并对全球物理学界进行在线说明。
“（研究）对科学产生的潜在影响实在太大了，我们无法立刻就给出结论，或做出物理解释。我的第一反应是，中微子实在太神秘，让我们惊喜。”艾瑞迪塔托说。
■ 影响
新发现或改变人类宇宙观
欧洲核子研究中心研究主任贝托鲁奇说，如果这个研究被验证，将改变人类的物理观。
物理学家们认为，一旦这些粒子确实被证实跑过了光速，将彻底改变人类对整个宇宙存在的看法，甚至改变人类存在的模式。有分析人士认为，可能宇宙中的确还存在其他未知维度，中微子抄了其他维度的“近路”，才“跑”得比光快。
中科院高能物理研究所所长陈和生说，希望研究方能够提供更多实验细节，也希望能看到其他的重复实验，“现在说爱因斯坦相对论受到挑战还太早。”
■ 名词
中微子：宇宙隐身人
中微子是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，中微子质量非常轻，小于电子的百万分之一。
中微子具有最强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质，在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此，中微子也被称为宇宙间的“隐身人”。中微子在发射后不断衰变，质量变得非常小，它是唯一在理论上可以以光速运行的粒子。
在电影《2012》中，中微子正是主角之一。在电影中，太阳活动突然加剧，释放出大量中微子。中微子穿过地表，和地核发生反应，并将后者加热并熔化。带来剧烈地震和火山爆发，最终引发超级大海啸。（金煜）
[新京报]
意大利科学家发现超光速中微子挑战相对论
这回 爱因斯坦错了
突破光速、超越时空是不少科幻小说的主题，但爱因斯坦的相对论断言光速是任何物质在真空中的最快速度，小说家的幻想没有依据。一些欧洲科学家在实验中发现，中微子速度超过光速。如果实验结果经检验得以确认，爱因斯坦提出的经典理论相对论将受到挑战。科学界认为这项发现是在爱因斯坦的理论上“炸开一个大洞”。
快60纳秒
意大利格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置，接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达，即每秒钟多“跑”6公里。“我们感到震惊。”瑞士伯尔尼大学物理学家、“奥佩拉”项目发言人安东尼奥·伊拉蒂塔托说。
英国《自然》杂志网站22日报道这一发现。研究人员定于23日向欧洲核子研究中心提交报告。
请同行核查
“奥佩拉”项目发言人伊拉蒂塔托说，项目组充分相信实验结果，继而公开发表结果。“我们对实验结果非常有信心。我们一遍又一遍检查测量中所有可能出错的地方，却什么也没有发现。我们想请同行们独立核查。”
这一项目使用一套复杂的电子和照相装置，位于格兰萨索国家实验室地下1400米深处。
这不是爱因斯坦的光速理论首次遭遇挑战。2007年，美国费米国家实验室研究人员取得类似实验结果，但对实验的精确性存疑。
可能撼动现代物理学基石
这一最新发现可能撼动现代物理学的基石。法国物理学家皮埃尔·比内特吕告诉法国媒体，这是“革命性”发现，一旦获得证实，“广义相对论和狭义相对论都将打上问号”。
欧洲核子研究中心物理学家埃利斯对这一结果仍心存疑虑。科学家先前研究1987a超新星发出的中微子脉冲。如果最新观测结果适用于所有中微子，这颗超新星发出的中微子应比它发出的光提前数年到达地球。然而，观测显示，这些中微子仅早到数小时。“这难以符合‘奥佩拉’项目观测结果。”埃利斯说。
美国费米实验室中微子项目专家阿尔方斯·韦伯认为，“奥佩拉”可能存在测量误差。就韦伯而言，即使实验结果获得确认，相对论“仍是优秀理论”，只不过“需要做一些扩充或修正”。新华社发
意大利研究人员在实验中发现中微子超光速
问：“超光速”如何被发现？
答：“奥佩拉”项目研究人员接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达，即每秒钟多“跑”6公里。过去两年，他们观测到超过1.6万次“超光速”现象。
问：这项实验是否意味着相对论不再成立了？
答：许多专家认为，即使实验结果获得确认，相对论“仍是优秀理论”，但“需要做一些扩充或修正”。但也有专家认为，如果真的证实这种超光速现象，其意义十分重大，整个物理学理论体系或许会因此重建。
名词解释
中微子
中微子是一种极为神秘的物质，在科学界有“鬼粒子”之称。虽然中微子在宇宙广泛出现，但是极难探测得到，科学家对它所知不多，1934年才确定它的存在，直至最近才确认中微子有质量。中微子从星体核聚变中产生，太阳便是其中一个产生地点。中微子是一种基本粒子，不带电，质量极小，几乎不与其他物质作用，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。
相对论
相对论，爱因斯坦的经典理论，是现代物理学基础理论之一，认为任何物质在真空中的速度无法超过光速。
[北京晚报]
欧洲科学家:1.5万次试验排除中微子超光速误差
超光速中微子研究负责人接受专访 称1.5万次试验排除误差 但穿越时空却不靠谱
颠覆相对论？那是不可能的
欧洲一队科学家日前称发现了超光速中微子：同样的时间内，在长达732公里的隧道里，中微子比光多跑了18米。全球不少科学家仍持有怀疑态度，英国著名物理学家霍金表示，想动摇爱因斯坦“没有任何物体快过光速”的相对论，还为时尚早。
欧洲核子研究中心的此次试验项目负责人安东尼奥·艾莉蒂塔托博士今晨告诉本报记者，1.5万次相同试验的结果证明，试验是没有误差的。但人类借此制造时间机器的说法却是不可能的。
专家表示，即使证实了中微子超光速，它也只是对相对论的延续，不能证明相对论“满盘皆错”。
●没有误差？ “1.5万次试验结果都一致 ”
有专家称，试验中732公里中会有误差出现。萨里大学物理学教授阿哈里里表示，超光速是可能的，但更可能是数据出错。
安东尼奥对此予以了反驳，他说，这一点他们在试验时同样考虑过，并对此进行了反复的检查，包括能够想到的各种客观因素。安东尼奥表示，他们在三年的时间中总共进行了1.5万次中微子发射，而每一次的结果都指向同一事实。
安东尼奥表示，他的团队160名成员，在过去三年中付出了大量艰辛的劳动。他们对可能影响结果的各个环节进行了反复检查，最终才公布结果。
●穿越时空？ “制造时间机器不靠谱”
有报道认为，这一试验结果一旦被证实，那么制造时间机器在实际中就是可行的。安东尼奥笑称，“这只是小说家之言！那是不可能的。”
他表示，尽管他们的试验结果证明了超光速的物质的存在，但是这依然需要大量的试验来验证，目前向所有人鼓吹超光速存在的做法为时尚早，且都是不科学的。
安东尼奥说，中微子超过了光速，也只能说，原来限制这些的基本原理被打破了，但并不意味着新理论一定能给人类带来制造时间机器的方法。
●颠覆经典？ “期待类似试验做出证明”
许多媒体报道称，此次试验动摇了爱因斯坦的理论根基。安东尼奥解释说，我们只是一次日常的科学试验，并不想推翻什么。
安东尼奥坦言自己同样是爱因斯坦的粉丝，爱因斯坦的理论是人类目前可知的物理学中最完美的理论。他们现在期望其他科学家能够做出更多的类似试验，证明或者解释这一结果。
之前有报道称，美国和日本也正准备类似试验，安东尼奥介绍到，目前日本由于地震原因，这一试验尚在准备阶段。他预计这一试验将在未来1-2年内进行。他本人对此非常期待。
●传承延续
即使中微子超过光速
也只是相对论的延续
记者上午连线华中师范大学物理学院粒子物理研究所的蔡勖教授，他表示现在提“穿越”还太早。
蔡教授指出，一个被认为是现代物理学根基的理论，即使被证实有错误，也不会是“满盘皆错”。就像当年牛顿力学被相对论推翻，也不是说牛顿力学就完全错了，只是速度接近光速时牛顿力学就不再正确。
“即使证明了中微子超过了光速，也不能证明爱因斯坦的理论是错误的，只能说它是对爱因斯坦理论的延续和传承，因为或许我们并未发现中微子赖以超过光速的‘极端条件’。”
文/记者 程磊 郭悦 实习生 吉喆
[法制日报]
相关评论
英物理学家冷嘲中微子超光速发现(图)
照片在英国切尔滕纳姆科学节拍摄。吉姆-阿尔-克哈里利对中微子超光速的这一惊人发现持轻蔑态度
欧洲核子研究组织（CERN）的科学家表示，他们的实验结果表明亚原子粒子中微子的移动速度超过光速
如果被证明是正确的，这一发现将撼动物理学的基石和爱因斯坦的狭义相对论。这一理论提出了一个著名方程式，也就是E=mc2
新浪科技讯 北京时间9月26日消息，对于中微子移动速度超过光速的这一惊人发现，一些科学家持怀疑态度。这一发现由欧洲核子研究组织(CERN)的物理学家得出，如果计算结果是正确的，爱因斯坦的相对论必将遭到挑战，这项理论早已成为物理学的基石。
实验过程中，科学家将亚原子粒子中微子从瑞士的大型强子对撞机发射到454英里(约合730公里)外意大利的一家实验室。根据计算结果，用时只有60毫微秒，速度打破光速。但其他一些科学家并不相信这一发现，其中一位科学家表示，如果证明这一结果是正确的，他就把自己的内裤吃了。
著名科学家布莱恩-考克斯并没有对这一发现持一种不屑一顾的态度，他表示如果计算结果得到证实，这将是历史上最伟大的科学发现之一。相比之下，其他科学家的态度则可以用“冷嘲热讽”形容。英国萨里大学物理学教授吉姆-阿尔-克哈里利表示：“不要说大话，要拿出证据。如果CERN的实验结果被证明是正确的，中微子的速度确实超过光速，我就把自己的拳击内裤吃掉并且在电视上现场直播。”
如果中微子超光速的发现真实存在，科幻作品中的一些想定有望成为现实，例如向过去发送信息，模糊过去与现在之间的界线。CERN物理学家表示他们对实验发现进行了长达6个月的反复测试，并没有发现任何东西能够改变这一结果。全世界的科学家对这一发现反应强烈，有的感到震惊，有的则冷嘲热讽。实验中，中微子以0.0024秒完成这段旅途，每秒的速度达到299798454米。科学家在日内瓦举行的记者招待会上表示，光在真空环境下的速度为每秒299792458米。也就是说，中微子的速度比光快600亿分之一秒。
这是一项空前的发现，首席研究员安东尼奥-埃雷迪塔托用“疯狂”描述这一发现。他呼吁同行进行同样的实验以确定能否复制这一发现。他说：“我们试图找到所有可能的解释，解释这一发现。我们希望发现整个过程中出现的错误，或者是一些微不足道的错误，或者是更为复杂的错误和一些令人厌恶的影响。我们用了数月时间核实这一发现，但并没有发现任何可疑的地方。”
物理学教授考克斯说，如果证明是正确的，这将是一项非常重大的发现，让时间旅行成为一种可能。“这是一项惊人发现。如果一种物质的速度能够超过光速，这将彻底改变我们对宇宙的认知。所有人对这一发现都必须小心谨慎，因为爱因斯坦的狭义相对论认为任何物体的速度都不可能超过光速，这一理论早已成为我们研究物理学的基础。由于光速是宇宙的速度极限，你无法制造出一台时光机，像神秘博士一样回到过去。”
CERN科学家进行这项实验的目的并不是为了挑战爱因斯坦1905年提出的理论，而是为了测试其他东西。实验中，他们使用了1.6万个中微子。中微子是一种极其微小的粒子，几乎没有重量，由大爆炸或者恒星形成过程中的核反应产生。由于能够穿透任何物质，中微子被称之为“幽灵”。每天有数十亿个中微子穿过我们的身体。
实验中，中微子从瑞士的对撞机穿过地壳，而后进入意大利的格兰萨索国家实验室，实验室的探测器最后接收到这些粒子。对于超光速这一令人难以置信的实验结果，一种可能的解释是计算时出现误差，可能是距离方面的误差，也可能是时间方面的误差。通过利用另一条路线进行同样的实验，科学家才可验证这一发现。这项实验可以利用美国和日本的对撞机。
伯明翰大学物理学家艾伦-沃特森博士表示：“这促使我们提出这样一种想法——在A向B发送短信过程中，如果另外一个人朝着信息传输的方向移动并且速度极快，他能够在A发送前看到B接收到信息。”日本的T2K实验能够为验证这一发现提供帮助，可惜的是，3月11日发生的地震以及引发的海啸导致实验中断。科学家表示，如果实验结果得到证实，他们就必须从根本上重新思考自然法则。
爱因斯坦的狭义相对论认为能量等于质量乘以光速的平方。CERN理论物理学家约翰-埃利斯表示，这一理论成为现代物理学的基石。“它是一项完美的理论。”埃利斯并没有参与此项实验。他指出中微子研究人员必须解释为何此前未能发现类似结果，例如在1987年观测到超新星爆炸时。埃利斯说：“如果被证明是正确的，这将是一项引起轰动的发现，必须非常谨慎地对待。”(秋凌)
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诺奖大师打赌称中微子运行超光速不可能
“超光速是不可能的，我可以拿钱和你打赌。”今天上午，2006年物理学诺奖得主乔治·斯穆特接受媒体采访时称，2012年世界末日的看法是没有任何根据的。
超光速是不可能的
2011诺贝尔奖获得者北京论坛即将于9月28日在北京拉开帷幕，届时来自物理学、经济学、化学等领域的10位诺奖大师将相聚北京。
今天上午，首位到京参会的诺奖大师乔治·斯穆特接受媒体记者采访。斯穆特在2006年获得了诺贝尔物理学奖。
上午9点，66岁的乔治·斯穆特一席西装出现在北京饭店的诺奖论坛新闻中心。
欧洲研究人员近日发现，一些中微子能够以超过光速60纳秒的速度运行。有评论称，如果这一发现被证实，支撑现代物理学的爱因斯坦的相对论将可能被颠覆。但斯穆特对此并不以为然。
“这是不可能的，很多实验都是错误的。”他还开玩笑地说，“我可以拿钱和你打赌。”
别担心2012 应关注气候变暖
有关2012年是世界末日的说法一直充满悬念。斯穆特说他之前在上海附近的一家天文馆里看到，很多人都在看日食，他发现很多人对2012年是世界末日很担心。
“在我看来，这个说法没有任何的根据，远远没有现在的问题值得我们担忧，比如空气污染、气候变暖。”他说。
相信地球外有外星生命
地球之外有类似人类的生命存在吗？这是一个全世界科学家都在致力解决的问题。斯穆特说，他相信地球之外是有外星生命的。
他说，整个星系中大概有500亿颗星星，其中20亿-50亿颗是可以居住的，这比中国人的人口还多。目前的数据只是有一颗行星可能是有生命的。
文/记者 孟庆伟 林晨因
[法制晚报]
霍金质疑超光速粒子发现：需要更多实验确认
本报讯 英国著名物理学家霍金(如图)对“幽灵粒子”的发现表示怀疑，他说：“目前对中微子发表评论是言之过早，还须进行更多实验及澄清工作。”
对于欧洲一队科学家声称发现快过光速的“幽灵粒子”(即中微子)，全球不少科学家仍持有怀疑态度，包括霍金，声言须进行更多实验确认。这项惊人发现动摇了爱因斯坦的相对论，指没有任何物体快过光速的。
萨里大学物理学教授阿哈里里表示，科学家对这项发现的解说格外小心是正确的，若中微子超过光速，将会打破上世纪一项物理学重要基础理论。
他说：“那是可能的，但更可能是数据出错。而澳洲物理学家科斯特拉也表示，意大利的“OPERA”实验室可能在计算上出错。
[广州日报]
“中微子超光速实验”误差不可忽略
这个事情的介绍就不用我多说了。从CERN（欧洲核子中心）产生中微子300GeV的中微子束，穿过阿尔卑斯山的地下隧道，到达意大利罗马附近的LNGS（国家核物理研究所）。大约730公理长的距离，测量结果发现中微子比光速快了60ns到达探测器，于是这个新闻结果让这两天物理学界小沸腾了一下。不乏大量的批评者和少数的dreamer在憧憬超越相对论的可能性。
这个是最重要的，CNGS组在arXiv上贴出了他们的paper：http://arxiv.org/abs/1109.4897
当然我也凑热闹地的下载了这篇paper读了一下。我最感兴趣的地方就是CERN和LNGS两地的时钟是如何校对的，这个可是直接决定测量结果的可信度。不出所料，他们用的是GPS系统，这样他们的实验结果饱受非议就不奇怪了。
GPS系统的核心是那些天上的卫星，每个卫星里面都有一个原子钟。卫星来靠与地面接收站（或者接收器）来回通信一次的时间差的一半再乘上光速，来计算自己相对于这个卫星的距离。这样三个卫星就可以给这个地面接收装置来定位了。一般还需要第四个卫星校准一下。这个时间差就是通过原子钟测量的。卫星上目前主要是铯钟和氢钟，铯钟精度在10^-13s左右，氢钟在10^-14s左右。如果简单地把10^-14s乘上光速3*10^8m/s，发现氢钟空间的定位精度可以达到可怕微米量级！但实际上GPS系统空间定位精度只有米的量级！原因是这里面有大量的系统误差！除了卫星相对地球的运动以外，还包括电子设备的delay，以及微波信号在空气中的折射率，一般是1.000x量级
这样问题就出来了。当CERN和LNGS用同一个GPS卫星上的原子钟定时的时候，会出现一个很大的系统误差。用米量级的空间误差来除以大气层中微波的速度，会使两地有一个几十纳秒量级的误差。这两个地方用GPS系统校准会严重影响他们测量结果的准确度，用GPS是他们的一个失误。当然目前也没有更好两地时间校正方法，也许远距离光纤时频传输更靠谱。
用一个比喻总结一下。我用一个很古董的手动秒表分别来测刘翔和博尔特的速度，结果意外地发现了刘翔跑得快。结果显然不太可信，因为错在我用动掐表，误差太大。更好的做法是，让他们同场竞技，看看谁快。可惜CERN到LNGS的这个中微子通道无法满足伽马光子从一段到另一端传播的要求。
最后扯一下中微子真的能超光速的可能性。有的人说这些中微子可能是virtual particle。这个解释不太靠谱，因为传播距离很长，而且中微子只参与耦合常数非常小的弱相互作用。还有一个解释是有可能在中微子振荡中存在tachyon phase，这个解释听起来不错，鉴于人类对中微子振荡的原因还了解甚少，拭目以待吧。
[科学网]