超光速中微子,顾名思义,是超光速的中微子。该种中微子于2011年9月24日被发现。若再次被证实,现代物理学可能将被推覆。
超光速中微子_超光速中微子 -定义
超光速中微子,顾名思义,是超光速的中微子。该种中微子于2011年9月24日被发现。若再次被证实,现代物理学可能将被推覆。
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超光速中微子_超光速中微子 -惊天发现
图例
超光速中微子2011年9月24日,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。
超光速中微子_超光速中微子 -挑战经典
相对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。这一最新发现可能推翻爱因斯坦的经典理论。
欧洲核子研究中心理论物理学家约翰・埃利斯评价:“如果这一结果是事实,那的确非同凡响。”
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”。他没有参与这一项目,然而查阅过实验数据。
比内特吕说,这项实验中,中微子穿过各类物质,包括地壳,“这也许会减慢它们的速度,但绝不会增加它们的速度,让它们超过光速”。
超光速中微子_超光速中微子 -实验经过
研究所在地“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。
超光速中微子_超光速中微子 -发现意义
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,并对全球物理学并对全球物理学界进行在线说明。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。
超光速中微子_超光速中微子 -有待检验
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。爱因斯坦“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。“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,重1800吨,位于格兰萨索国家实验室地下1400米深处。
项目研究人员说,这套接收装置与欧洲核子研究中心之间的距离精度为20厘米以内,测速精度为10纳秒以内。过去两年,他们观测到超过1.6万次“超光速”现象。依据这些数据,他们认定,实验结果达到六西格玛或六标准差,即确定正确。
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‘欧佩拉’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,“欧佩拉”实验“仍存在测量误差可能”。费米实验室女发言人珍妮・托马斯说,“欧佩拉”项目结果公布前,费米实验室研究人员就打算继续做更多精确实验,可能今后一年或两年开始。
伊拉蒂塔托欢迎同行对实验数据提出怀疑,同样态度谨慎。他告诉路透社记者:“这一发现如此让人吃惊,以至于眼下所有人都需要非常慎重。”
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”。他说,艾萨克・牛顿的重力理论不完美,但并不妨碍人类借助它飞向太空。