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“爱因斯坦松了一口气” 中微子没能跑得比光快(图)

发布时间:2012年03月19日 17:25 | 进入复兴论坛 | 来源:光明网 | 手机看视频


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  去年制造出“中微子超光速”结果的欧洲核子研究中心(CERN)科学家们,于上周五宣布,他们最新的测量结果可以确认,去年9月“中微子振荡实验”中,中微子运行速度并未超过光速,原结果存在误差。消息一经发布后,美国《纽约时报》在线版、福克斯新闻网、英国《自然》杂志在线版等几乎所有外媒均对此进行了报道。

  2011年9月,欧核中心OPERA实验团队宣布,他们发现中微子超过了光速。这挑战了爱因斯坦狭义相对论,一度搅动了物理学界一池静水,更几乎轰动了世界。然而今年2月的一次重新测试则表明,该实验可能存在两处问题——GPS同步没有纠正好,以及连接GPS和原子钟的光缆没接好,出现了松动。

  尽管彼时尚未经最后证实,尽管团队成员声明将重复实验以便检测结果的真实性,但许多物理学家心中都有数,这两个误差极大可能影响了实验结果,而中微子超光速这事儿,八成是不靠谱了。

  北京时间的3月16日深夜,欧核中心研究项目负责人塞尔吉奥·贝尔托卢奇通过公报向媒体证实,他们已有证据显示出,相关实验结果的确受到了测量误差干扰。贝尔托卢奇同时表示,原计划5月份开展的欧核中心与意大利格兰萨索国家实验室合作的复核实验仍会进行,届时将公布一些更精准的数据。

  据《自然》杂志及英国广播公司网站消息称,欧核中心是在新的一次实验中得出了“中微子并没有比光跑得更快”的结果。这次检验由世界著名的粒子物理学家、1984年诺贝尔物理学奖获得者卡罗·鲁比亚领导。实验过程同样是由瑞法边境的欧核中心射出中微子到453英里外的意大利。

  这项被称作“伊卡洛斯”的实验,一直在监测着欧核中心于2011年10月底与11月初发射的中微子光束。该实验将中微子压缩到仅仅4纳秒长的脉冲当中并将其作为测量尺度,使得自身的计时精度远远精确于此前欧核中心所使用的10微秒脉冲。在测量中微子的速度后,该组研究人员证实中微子并没有超光速。且据鲁比亚本人称:“结果非常有说服力。”

  鉴于欧核中心发射的脉冲太短,伊卡洛斯实验仅仅测量到7个去年秋季发射脉冲里的中微子。但鲁比亚表示,数量稀少并不造成妨碍。“既定的事实不会因为重复强调的次数多少而有任何改变。”鲁比亚说。在实验误差允许的范围内,中微子在4纳秒内完成的距离,与同一时间内光线在真空中传播的距离基本一致。

  “我想爱因斯坦会赞同我们实验的结果。”多家外媒都引用了鲁比亚的这句话。

  《自然》杂志解释为:“中微子仍然服从了自然界光速的限制。”自1905年起,“光速的壁垒”这一理论信条诞生于爱因斯坦的狭义相对论,并在大量实验中屡战屡胜。其要求:我们宇宙中所存在的一切物体,都无法以超过真空中光速的相对速度运动。当然,中微子有它的特立独行之处——它能够做到如光线穿透窗玻璃那般穿透金属铅之类的厚重物质,并且在运动过程中发生从一种形态转为另一种形态的振荡现象。但物理学家们仍然认为,这些特性并不能使规则严苛的爱因斯坦相对论在其面前失去效用。因而中微子快于光速的结论,一直让物理学界深表怀疑。

  现在,人们自然而然十分关心那个制造出“超光速”结果的实验团队对此有何感想。《纽约时报》援引OPERA团队成员安东尼奥·埃迪塔托的话说:“我们对新成果表示欢迎。这结果符合我们最近的调查结论,也就是一些实验装置的组件可能出了差错。”当被问及他是否感到失望时,他表示:“这是科学在走的路。最重要的是科学知识在全球进展。”

  欧核中心项目负责人贝尔托卢奇则有点替OPERA团队抱不平:“不管这结果变成了什么样,OPERA团队都曾为了完善科学的公正,开放了其测量数据并接受了广泛的监督。”

  美国福克斯新闻网在第一时间报道这则消息时,给出标题为《爱因斯坦可高枕无忧》。文章调侃道:“现在爱因斯坦在他的坟墓里可以松一口气了,中微子毕竟没能跑得比光快。”而“OPERA团队也已极其不好意思地承认了可能是根出故障的光缆导致了误差的产生”。

  其实,去年欧核中心的OPERA中微子实验本来目的是要验证中微子形态的转换(即中微子振荡),但这个实验的副产品——中微子速度的测量,却引来了更大的轰动。如今该事件已盖棺定论,只能说:“超光速”这个副产品实在让人有点伤不起。