作者:潘希 冯丽妃 郭勉愈 来源:科学时报 发布时间:2011-9-28 8:14:40
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超光速实验重复实验最快一年后出结果
 
“历史上曾有过多次物理实验,其结果均挑战了爱因斯坦的相对论,但最终都被证明是错误的。”中科院院士、理论物理学家何祚庥在接受《科学时报》记者采访时表示,而证实相对论正确的实验太多了,此次中微子超光速的结论,绝不会“动摇”相对论。
 
732公里,中微子“跑”过这段距离的时间比光快了60纳秒,折合成距离为18米。9月22日,英国《自然》杂志关于意大利格兰萨索国家实验室OPERA中微子实验打破光速的消息,立刻引起全球广泛关注。
 
不过,包括中国物理学者在内的科学家们,似乎并不对这一结果“买账”。
 
“我不相信这一结论,超光速是不可能的。”诺贝尔物理学奖获得者乔治·斯穆特在接受《科学时报》记者采访时说,这个发现还需要研究人员进一步验证。
 
“如果这是正确的,我们就要将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·史密斯甚至向《科学时报》表示,“我认为这个实验结果几乎可以确认是错误的。”
 
GPS测距和时间精度饱受争议
 
自从爱因斯坦1905年建立相对论,“光速是宇宙中最高的速度”从来没有被撼动过,现代物理学中很多内容都建立在该理论上。
 
“意大利格兰萨索国家实验室位于地下1400米,是世界上最大的地下粒子物理实验室。其OPERA中微子实验非常著名,由200多名出色的科学家完成,肯定也是经过反复推敲验证的。”中科院高能物理所研究员曹俊认为,但他们出错的概率,肯定要大于相对论。
 
此次中微子超光速实验中,最饱受争议的是GPS测距和时间精度问题。
 
例如,能否将中微子产生点到探测点的距离误差测量到20厘米以内?两台GPS仪器的时间同步能否准确到1纳秒?
 
曹俊向《科学时报》记者说,OPERA中微子实验采用的距离和时间测量技术,原则上都可以做到,虽然不排除某个环节出错,但原理和技术不用质疑。
 
此外,实验中测量的并不是单个中微子的飞行时间,而是全部中微子的时间分布。“有些媒体报道说进行了1.6万次实验是不对的,应该是测到了1.6万个中微子。”曹俊说,“要把多次实验做一个拟合,才能得到最后的结果。”
 
不过,“如果中微子真的超过了光速,按照狭义相对论,其质量会大得不得了,能量也不会守恒。”何祚庥也提出了自己的质疑。
 
对此,诺贝尔物理学奖获得者马丁努思·韦尔特曼认为,如果真的有大于光速的粒子,应该是快子。“但这种粒子现在还处于理论研究阶段,仅仅有人发表论文开始探讨,其超光速现象也非常不稳定。”
 
重复实验指日可待
 
在欧洲核子研究中心工作的诺贝尔物理学奖获得者卡罗·卢比亚表示:“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,并且很多在目前看来都是异常的。”
 
OPERA中微子实验的发言人则表示,宣称相对论错误太早了,由于不能解释,所以公布出来请同行审议。与此同时,各国物理学家无疑也会检查和复核欧洲核子研究中心的数据,从而判断出到底谁才是正确的。
 
“仅凭一个实验来挑战相对论,是不可能的,除非有几十次实验都证明同一个结果,科技界才会接受。”何祚庥表示,目前,美国和日本完全有能力开展重复实验。
 
不过,开展重复实验的难度也不小。
 
“重复这个实验需要大的质子加速器,而产生中微子是非常昂贵的,探测器本身的造价就在1亿美元量级,而加速器装置要在10亿美元以上。”曹俊说。
 
据了解,目前我国的质子加速器还无法产生足够实验强度的中微子束流,因此并没有条件进行重复实验。
 
“如果精度要求不是很高的话,美国或日本在一年时间左右就会有结果出来。”曹俊说,该结果应可大致检验OPERA中微子超光速的“惊人结论”。
 
“或迟或早,我们总会得到这个问题的答案。”卡罗·卢比亚说。
 
《科学时报》 (2011-09-28 A1 要闻)
 
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