http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-11-23
新浪科技讯 北京时间11月21日消息，一个国际科学家小组本周末对意大利实验室中微子超光速的结果给出了否定的判定，表示他们的实验结果显示之前超光速的说法必定是一种错误的结论。
今年9月份，意大利格兰·萨索实验室的科学家们宣称他们发现中微子的运行速度超过光速，并在上周表示他们进行的重复试验再次验证了这一结果。这一消息引起了全球物理学界的大地震，因为这将从根本上动摇被视作现代物理学根基的爱因斯坦相对论体系。但是现在这一科学家小组指出，先前格兰·萨索小组的结果可能是建立在一个错误的基础之上的。
先前，一个名为OPERA的格兰·萨索实验室国际团队宣布他们对从欧洲核子中心(CERN)发出的中微子进行测量后发现其抵达他们实验室所在的地区比用光速行进还短大约60纳秒。格兰·萨索实验室位于意大利罗马以南的群山地下。
但是同样在格兰·萨索工作的另一个科学家小组ICARUS项目组在本周末宣布他们对这些中微子能量的测量结果和之前的结果相冲突。这两个项目小组均由意大利国家物理研究院领导。
和9月份时候的OPERA小组一样，他们同样在arxiv.org网站上发表了自己的论文，在文中他们指出“测量结果否定了OPERA小组有关超光速粒子的结论”。
ICARUS小组指出，根据最近一项由两位最顶尖的美国物理学家进行的研究，从欧洲核子中心发出的中微子，如果它们果真以超光速的速度运行，那么即使它们仅仅超过光速一点点，仅仅运行了非常短的一段距离，其能量也将被极大的消耗。
然而ICARUS小组的测量数据显示他们记录到的这些中微子的能量没有显示这种消耗，其特征与以光速运行的粒子特征相符。
物理学家托马斯·多里格(Tomasso Dorigo)同时在欧洲核子中心和美国费米国家实验室担任研究工作，他在一家科学网站上写道，他认为ICARUS小组的论文是“简洁而有说服力的”。
他写道：“中微子运行速度和光速之间的差异不可能如OPERA小组所观察到的那样明显。很显然这种差异要比他们宣称的数值至少小上三个数量级，极其接近于零。”
爱因斯坦于1905年提出狭义相对论，首次指出光速是宇宙的速度极限，任何物体的运行速度都不能超越这一数值。这一定理构成了现代宇宙学和粒子物理学的基础。
事实上就在9月份OPERA小组刚刚公布这一消息时便质疑声不断，甚至该小组的负责人也表示他们只是在公布一项可能存疑的实验结果而非宣布一项发现。
然而上周五的时候他们又发布消息称他们进行的更加精确的重复验证实验获得了和之前同样的结果。然而其他这里领域的科学家们则表示这一结论并不严谨。
目前其他的独立验证实验正在筹备当中，美国费米国家实验室和日本KEK实验室即将尝试重复OPERA小组的实验以进行验证。只有当这两项独立实验结果出来的时候，科学界才能最终判断究竟这一结论是否可靠。(晨风)
[新浪网]
相关报道
欧洲科学家称新实验再次证明中微子超光速(图)
美国芝加哥附近的费米实验室Minos项目图示，该项目将有望提供对于欧洲实验结果的验证性结论
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)设备
新浪科技讯 北京时间11月21日消息，欧洲物理学家们现在有了更新的证据来证明亚原子粒子的运行速度确实超越了光速，如果实验得到进一步证实，将打破自爱因斯坦发布其相对论以来一直被整个物理学界奉为圣经的“光速不可超越”原则。
他们早前于9月份发表的初步论文在全世界范围内引发了轩然大波和广泛的质疑。于是随后他们开始着手进行进一步的验证实验和分析，试图排除之前实验中可能存在的源误差。他们借以测量的目标是从位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)发出，飞行730公里抵达位于意大利格兰·萨索(Gran Sasso)附近的地下实验室的粒子束。
达里奥·奥蒂罗(Dario Autiero)是格兰·萨索奥普拉(Opera)实验项目的负责人之一，他表示这篇发表于上周五的论文对先前的数据进行了重新分析，并排除了一些可能出现的误差。
研究人员此次改变了之前的做法，以极短的脉冲发射出中微子，持续间隔仅有3纳秒，而非之前采用的更长的脉冲。这样做可以让物理学家们更精确地确定中微子的确切飞行时间。
奥蒂罗说：“很多人对于我们的统计分析结果心存疑虑，而现在这种统计分析的误差已经微不足道了。”
测量结果显示中微子从出发地抵达目的地所用的时间比它们以光速运行所需时间少了60纳秒。尽管这一速度仅比光速值高出大约百万分之二十，但即使是这样的超越也将颠覆整个物理学的基石。
有待其他科学家独立实验验证
他们打算明年进行更多的实验来进一步改进实验的精度。但是奥蒂罗本人和他的团队中160名来自全球各地的专家认为最终仍然应当由其他科学家团队在他处进行独立的验证试验才能最终判定这一结果的准确性，也只有这样才能最终打消人们的顾虑，从而赢得科学界的认同。
其中主要的独立验证试验在芝加哥附近的美国费米实验室进行，这里一项名为“主注入器中微子振荡搜寻”(Minos)的实验中，同样有一束中微子流被射出，运行和欧洲的实验中相似的距离，并最终抵达设立在明尼苏达州的地下探测器。
事实上早在2007年，Minos实验的科学家们便已经发现这些微粒的运行速度似乎超越了光速，但是他们没有引起重视，认为这一结论不具备统计显著性。
乔·瓦尔丁(Joe Walding)是Minos项目科学家，他说：“我们现在重新回过头去审视我们当时的数据并尝试改进我们的系统。比如对我们的原子钟进行升级以便获得更高的时间精度。在接下来的4~5个月内我们就将有能力指出欧洲Opera实验的大方向是否是正确的，而在未来一年内我们就将有能力最终判定其实验结果是否是可靠的。”
而与此同时，这样的结果让理论物理学家们开始了难熬的日子。他们现在正在努力思索，试图解释这种似乎有违光速极限定理的现象，比如他们提出这些中微子是否有可能穿过一些隐藏的额外空间维度而走了捷径？
不过对于所有这些解释，Opera实验项目的科学家们则不愿过多参与。正如奥蒂罗所说的那样：“我们只想集中精力获得更多高质量的数据。”
附：超光速问与答
1、为什么科学家们认为光速是无法超越的？
在20世纪初，伟大的物理学家爱因斯坦在物理学家麦克斯韦所做工作的基础上进一步发展，指出光速c是一个基本常量，也是任何物质都无法超越的最高速度值。在现实世界中，唯一能真正以光速运行的“物体”是光子，即组成光的“粒子”。它穿越真空时的速度为光速。
爱因斯坦在狭义相对论中引入了光速概念，并指出不论观察者是谁，也不论观察者的参照系，物理学定律是处处相同的。为了兼容光速不变的基础，爱因斯坦不得不对牛顿运动定律进行修正，这样做的结果便是让时间和空间这样传统意义上的绝对量变成了可变量：一个物体运动的速度越快，它所经历的时间会变慢。狭义相对论还引出了爱因斯坦最著名的质能方程 E = mc2，首次指出质量与能量之间可以相互转换。
2、“超光速中微子”这一发现的究竟有多重要？
如果此前意大利加兰·萨索实验室的结果被证实是正确的，那么物理学家们将有理由认为狭义相对论事实上是错误的。这很棘手，因为爱因斯坦的这一理论已经经受了无数次检验并且都被证明是正确的。现在这一理论已经成了人类理解宇宙的基石。
光速为常量这一点也构成了因果律的基础，即结果总是发生在原因之后。如果光速可以超越，那么因果律也将随之崩溃，整个物理学都将被迫推倒重写。
3、那么意大利的物理学家们究竟是怎么做的呢？
这是意大利加兰·萨索的OPERA设备项目组进行的工作，其目标旨在检测中微子振荡现象。但在实验中他们发现欧洲核子中心(CERN)从730公里外发出的中微子射束比他们预料的时间更早抵达了探测器。
今年9月，欧洲的科学家称，按照理论预计这些中微子应当花费大约2.4毫秒的时间抵达探测器，但是在反复观察3年，对超过1.5万个中微子案例进行检测计时后，科学家们发现这些中微子比理论计算值“早到”了大约600亿分之一秒，误差为大约正负100亿分之一秒。
光在真空中的传播速度为2,9979,2458米/秒，而根据计算，这些抵达探测器的中微子的运行速度达到2,9979,8454米/秒，这令人震惊。
4、那究竟什么是中微子呢？
中微子是一种电中性粒子，拥有质量但极小。它们和正常物质反应非常微弱，这一性质使得它们几乎难以被探测到，因而被赋予了“幽灵粒子”的称号。在你看这篇文章时，正有数百亿个中微子穿过你的眼睛。中微子可以在某些放射性衰变过程中产生，在原子或宇宙射线间的对撞中产生，或是在诸如太阳核心发生的热核聚变等过程中产生。
5、现在有没有什么理论能解释这种诡异的现象呢？
如果超光速中微子的实验结果被证实是正确的，那么你可能需要到物理学一些不太主流的角落去寻找可能的答案。其中有一个理论认为中微子可以穿越某种隐藏的维度，并借此走捷径。美国费米国家实验室的乔伊·林肯(Joe Lykken)告诉《纽约时报》的记者说：“爱因斯坦的狭义相对论只对平坦空间有效，因此如果真的存在某种‘卷曲’的第五维度，或许确实有可能光速在那片区域是不同的。”
美国印第安纳大学教授阿兰·科斯泰勒基(Alan Kostelecky)曾在1985年提出中微子的运行速度可以超过光速，其方法是和一种未知的，隐藏在真空中的场发生相互作用。他告诉记者说：“在这样的大背景之下，光速并非一定是自然界的速度极限，而是很有可能中微子才是运动速度最快得，光紧随其后。”
6、这是否意味着时间旅行将成为可能？
先不要激动，我们还不可能一下子就跳到恐龙时代去旅行。尽管如果真的被证实粒子的运行速度可以超越光速，那么根据爱因斯坦的狭义相对论，时空旅行将是可能的。但是以我们目前的技术和材料科技而言，想把一个人送回过去，那还是遥遥无期的事情。
物理学家们曾经设想过一种虚构的粒子，称为“速子”，它的运行速度快过光速，也因此能回到过去。但是即便是根据这种虚构的“速子”进行的模拟计算也显示，这样的粒子即使存在，也是无法和一般物质发生任何相互作用的。(晨风)
[新浪网]
相关链接