微中子超光速被指"世纪谣言" 实验全过程公布

发布时间:2011-9-27 19:43    发布者:1640190015
关键词: 超光速 , 世纪谣言 , 微中子
新闻来源:网易探索
过去,只有谣言的传播速度能够超过光速。现在,似乎还有一种物质的速度超过光速,这就是微中子。几天前,参与Opera实验的物理学家宣布他们在实验中发现微中子的速度超过光速。如果得到证实,作为物理学基石的爱因斯坦相对论将面临挑战,物理学的历史也将从此改写。但由于这一发现尚未最终得到证实,科学家还应该抱着一种慎之又慎的态度。
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9月23日,整个物理学界的目光投向法国里昂核物理研究所的达里奥·奥蒂耶罗身上。当时,奥蒂耶罗当着一群心存怀疑的物理学家的面,介绍一个全新的“速度怪兽”——亚原子粒子微中子。根据他描述的最近进行的一项实验,微中子的速度超过光速。1905年,爱因斯坦的相对论将光速定为宇宙速度极限。

奥蒂耶罗的研究小组表示,日内瓦欧洲核子研究组织(以下简称CERN)一台粒子加速器发射的微中子以超过光速的速度抵达意大利格兰萨索的一个地下实验室,二者之间的距离为454英里(约合730公里)。计算结果显示微中子的速度比光快60纳秒(1纳秒等于10亿分之一秒)。奥蒂耶罗对CERN的物理学家表示:“我们无法用系统误差解释这一发现。测算结果表明微中子的速度超过光速。”

据奥蒂耶罗透露,他的研究小组用了6个月时间试图解释微中子超光速的发现,但最终以无果告终。鉴于这一发现将撼动物理学的基石,试图用任何理论解释这一实验结果都是一种不适当的做法。他说:“今天,我们只是将这一异常发现告诉你们。”

在爱因斯坦描绘的物理世界,光速是一切物质的速度极限。超光速意味着时间旅行将成为一种可能,但这又是绝大多数物理学家认为的不可能之事。一个世纪以来,爱因斯坦的相对论一次又一次得到验证。已故康奈尔大学天文学家卡尔·萨根曾说过:“非凡的结论需要非凡的证据。”CERN理论家阿尔瓦罗·德·鲁尤拉表示:“这是一项令人震惊的结论。我们应该自问什么地方出现纰漏,这才是一种正确的态度。”

大多数人不相信

在获知这一结论之后,CERN的物理学家陷入极大兴奋之中。麻省理工学院的诺贝尔奖得主丁肇中向他们通过非常仔细的研究工作取得的发现表示祝贺。但在兴奋过后,持怀疑论者也提出了一系列有关细节方面的疑问。例如,这些科学家如何在测量CERN与格兰萨索实验室之间的距离时精确到20厘米?如何将GPS数据扩展到地下?在此过程中,他们是否考虑月球位置以及地壳上的潮汐活动等因素?

最近的物理学和天文学历史出现了大量可疑数据的报告,认为可能存在新粒子或者新行星,如果得到验证,将改变我们对世界的认知,但随着更多相关数据的出现或者在进行仔细检验之后,这些结论土崩瓦解。绝大多数物理学家认为微中子超光速的这一发现也会迎来同样的命运。

微中子仍是宇宙中的一个迷团。它们是诡异的亚原子世界中最怪异的“居民”之一。这种亚原子并不可见,能够穿透墙壁和行星,就像风穿过屏门一样。此外,它们的形态也会发生变化。微中子有3种形态,能够在移动时从一种形态变成另一种形态。

揭秘实验过程
奥蒂耶罗和他的同事试图在实验中对这种现象进行观测。他们进行的大型微中子震荡实验Opera共有来自11个国家的160名物理学家参与,主要来自日本和意大利。Opera实验立基于格兰萨索实验室,这是一个地下物理学实验中心,进行需要屏蔽宇宙射线的实验。

整个实验从CERN一座建筑内的一罐氢气开始。来自这个罐子的氢原子被剥离电子,成为裸质子,而后借助一系列粒子加速器加速,最近进入大型强子对撞机的主环。形象地说,大型强子对撞机就是所有这些粒子加速器的母亲。在Opera实验中,一些质子的能量状态变成居间能量态,以10微秒脉冲的形式轰击一个石墨目标,产生脉冲介子。介子随后衰变成微中子,微中子朝着格兰萨索的方向消失在地球中,最后抵达格兰萨索实验室的微中子穿过铅砖和照相乳剂。

从理论上说,在这段用时几毫秒的旅途中,一些微中子会从μ介子微中子变成τ介子微中子。Opera实验的目标就是研究这种形态变化。3年时间里,研究人员在探测器的帮助下记录下大约1.6万个微中子,但其中的τ介子微中子只有一个。伯尔尼大学的安东尼奥·埃雷迪塔托表示,测量微中子速度只是一个次要目的。他说:“我们希望发现一些τ介子微中子,以博得观众的掌声。”

被指“世纪谣言”

过去,科学家使用邮寄方式彼此寄送期刊文章和信件,对存在争议的测量结果进行检验的过程往往都在悄无声息中进行。现在,互联网改变了这一切。随着奥蒂耶罗在CERN的讲话和Opera实验组的一篇文章在网上出现,顿时谣言四起,博客上也出现大量帖子,一篇博客将其称之为“世纪谣言”。

CERN以及外界的一些物理学家对整个过程感到不满,他们指出意大利实验室为一项尚未得到证实的实验结果增加了太多砝码,而进行这项实验的研究小组并非隶属于CERN。普林斯顿高等研究院的粒子理论学家尼玛·阿卡尼-哈默德在电子邮件中说:“在进行更多研究工作以验证这一发现前,根本没有必要公布新闻稿或者相关科学论文。他们自称希望物理学界对他们的实验结果进行检验。即使抱着这样一种想法,他们也应该采取其他更谨慎的方式,比如召集同行展开讨论。”

CERN负责人罗尔夫·迪特尔·霍耶尔表示:“我比较赞同在CERN举行研讨会的做法,因为CERN有责任提供协助,请求物理学界的同行对他们的发现进行详细评估。”2007年,物理学家就曾通过Minos(主注入器微中子振荡搜寻实验的英文缩写)实验测量微中子的速度。伦敦大学学院的詹妮·托马斯说,Minos实验能够在4到6个月时间内进行更为精确的测量。她在提到Opera实验组时指出:“他们尽了自己的最大努力。我们将重新进行实验以检验他们的发现。”(来源:《纽约时报》 编译:shooter)
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1770309616 发表于 2011-9-27 23:20:25
诺奖大师称超光速不可能 2012世界末日无根据

http://www.eechina.com/thread-77006-1-1.html
Liming 发表于 2011-9-29 10:59:44
爱因斯坦错了吗?费米实验室质疑超光速结论

http://www.eechina.com/thread-77246-1-1.html
Liming 发表于 2011-9-29 18:32:37
费米实验室宣布重复CERN中微子实验

CERN物理学家上周声称,OPERA实验发现中微子的速度超过了光速,实验结果挑战了爱因斯坦狭义相对论的预言。研究结果引发了不少质疑。现在,美国的费米实验室宣布将重复CERN的实验。
事实上,早在2007年费米实验室的MINOS 实验就首次记录到中微子速度超过光速,但当时并未引起多大反响,因为结果在测量误差范围之内。MINOS实验的发言人表示,他们将改进测量方法,在未来4到6个月内收集更多数据,验证CERN的结果。
Liming 发表于 2011-9-29 18:37:50
CERN科学家公布了中微子测量细节

欧洲物理学家上周报告说,日内瓦CERN和意大利Gran Sasso OPERA探测器的中微子实验发现,中微子速度超过了光速科学界对此消息多持保留意见。这项实验潜在的误差来源有三种:距离误差,中微子飞行时间误差,中微子产生计时误差。CERN的物理学家在预印本网站arXiv.org发表了一篇论文,专门介绍了他们的测量方法,解释他们是如何减少这些误差的。
例如,为了同步时间他们在每个地点都使用了铯原子钟,将GPS信号与原子钟同步起来。方励之教授在他的博客上提出了另一个问题:CERN物理学家的结果与超新星1978A 的观测结果矛盾。超新星爆发时会产生强光及中微子。1978A爆发时,小柴昌俊的地下中微子实验室接受到了中微子信号。中微子信号到达时间几乎同1978A的光信号几乎一样。由于1978A距地球约17万光年,如果光速度与中微子速度哪怕只有极小(10-9)的差别,中微子信号也不可能与光信号同时到达地球。CERN的结果是光速度与中微子速度有10-5的差别。如果如此,光信号将比中微子信号晚很多年。
Liming 发表于 2011-9-29 18:42:26
多位诺奖得主质疑超光速现象或为空谈

“我打赌他们是错的”。26日,诺贝尔物理学奖获得者乔治-斯穆特半开玩笑地对记者表示。他说,最新证明光速被打破的实验结果不太可能是真的。近日关于光速被打破的消息传遍了世界各地,据英国《自然》杂志22日刊载消息称,欧洲研究人员发现了难以解释的超光速现象。
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据报道,意大利格兰萨索国家实验室下属的名为OPERA的实验装置接收了来自著名的欧洲核子研究中心的中微子,两地相距730公里,中微子跑过这段距离的时间比光速还快了60纳秒。

  在北京举办的“2011诺贝尔获奖者北京论坛”也将对当前世界最前沿科学研究的讨论带到了中国,三位世界顶级的物理学家在论坛前的采访中对光速被超越这个热点进行了回应。

  “如果这是正确的,我们就要把所有已知的事物重新思考了,”欧洲大型强子对撞机奠基人之一、牛津大学能源研究部主任克里斯·史密斯说,“我认为这个实验结果几乎可以确认是错误的。”

  乔治·斯穆特说,这个发现需要研究人员的进一步验证。据了解,若该实验是正确的,爱因斯坦理论中广为人知的“光速无法超越”将被打破,若证明超光速存在,则将现代物理学彻底颠覆,人类的物理知识将上升到另一个高度。穿越、平行空间、多维度、星球大战……这些只有电影中才存在的东西或许将离我们越来越近。

  “我不会用完全不可能这样强烈的字眼,但是仍然是非常非常不可能,”克里斯·史密斯说,“如果有人做了一个非常规的理论声明,你就需要非常规的例子去证明。所以我们需要在其他实验中也进行非常规的证明。”他说,但是我们目前没有其他的证明,所以我不能认为这是正确的。

  在欧洲核子研究中心工作的诺贝尔物理学奖获得者卡罗·卢比亚用通俗的语言详细阐述了这个实验的过程:“我对这个项目非常熟悉,这个项目主要研究中微子,宇宙中有大量的中微子,但是它们通常没什么作用。我所在的欧洲核子研究中心有个加速器,我们从该加速器发射中微子到700多公里之外的研究室,通过追踪器追踪该信号,从中会有很多新发现。”尽管在场的人听得一头雾水,卡罗·卢比亚仍然兴奋地尽力描述。

  这次的发现受到全世界关注,对穿越时空等的质疑更夹杂其间。不过,卡罗-卢比亚对发布这个结果的做法并不赞同,“这是我们第一次这么长距离地传输中微子,有很多新情况发生,而且很多在目前看来都是异常的。”卢比亚说,“但是,我认为将该结果公诸于众是个错误的决定,因为公众更需要了解的是被认可后的结果。”

  卡罗·卢比亚说,这是个很难而且很微妙的实验,是难以置信的惊奇,因为它将挑战爱因斯坦的相对论,而百年来挑战爱因斯坦的人没有一个成功。这不仅是发现了一个异常,而是要推翻爱因斯坦的全部理论,我们目前还没有和爱因斯坦的相对论等同的东西。

  对于是否会进行相同的实验来验证此次结果,卡罗-卢比亚说,所有人都在尝试做相同的实验,结果三、四年就会出来。
Liming 发表于 2011-9-29 18:48:13
英物理学家冷嘲中微子超光速 打赌吃内裤
新闻来源:新浪科技
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。
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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

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。”
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