作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2012-3-2 12:28:50
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中微子超光速实验教训:科学实验结果该何时公布

 
这几天,有关欧洲核子研究中心(CERN)中微子超光速实验的“丑闻”表面上似乎已经平息,然而,在更深层面上,此次事件在科学界引发的深远影响还远远没有结束:科学家们应该在什么时候以及如何公布一些激动人心的但还未被完全证实的科学结论?对这样的结论保持秘而不发是否也是一个选择?
 
光缆松动惹祸让科学梦想破灭
 
去年9月,全球都被OPERA(中微子振荡装置实验)团队撞了一下腰。因为OPERA团队报告称,从CERN出发的中微子在到达意大利格兰萨索国家实验室这段长达730公里的旅程中,竟然比光早60纳秒到达,实验误差约为10纳秒。
 
这一结论似乎公然违背了爱因斯坦的狭义相对论。狭义相对论认为,任何物体的速度都不可能超过光速。有人表示,如果研究结果被证实,那么,超光速粒子就真的可能存在,超越三维的额外维度也应该存在,时间旅行或者时空穿越等也有可能成为现实。
 
去年9月,在CERN召开的一个座无虚席的会议上,OPER表示,他们已经花费了3年时间,认真检查了每个可能出现的错误,甚至多次对实验进行了重复,然后才将正式论文挂到arXiv.org的预印本库。现在看来,似乎结果好得令人难以置信。
 
果然,今年2月23日,研究人员对实验系统进行重新测试后,揪出了两个错误。第一个错误是位于格兰萨索山上的GPS信号传输到OPERA主时钟的光纤连接出了问题。
 
因为光速在真空中不变而且已知,因此,科学家们将光当做信号使用,但在光被用于给到来的中微子贴上时间标签前,它必须被转化为电信号。OPERA的成员、法国斯特拉斯堡大学的马科斯·德拉科斯表示,光纤光缆出现了错误。如果在实验进行过程中出现该错误,它可能使光渗出,那么,转化器就需要花费更长时间才能得到所需要数量的光,相应地会减慢电信号出现的时间,这样,中微子会比实际时间提前到达。
 
德拉科斯表示,现在,OPERA也无法说出光缆是否损坏。如果光缆真的损坏了,那么是什么时候发生的?是否仅仅因为时间关系?OPERA实验项目的负责人之一达里奥·奥蒂罗表示:“它可能最近才偶然发生。我们现在还无法重新制造出正确的连接状态,我们只能通过获得新数据来消除一切怀疑和质疑。”
 
第二个错误源于其中的一个计时钟。这款科学家们认为非常精确的石英晶体钟每秒应振荡1000万次。在GPS传输之间,该钟每次滴答声的持续时间应该为600微秒,以保持OPERA的主原子钟精确。但是,当奥蒂罗和同事用一个更精确的原子钟来对该石英钟进行检查时,发现它标出微秒的时间比实际时间快了一点。奥蒂罗表示:“因为该钟的频率更高,因此,它将中微子的行进时间测算少了。”
 
科学家们表示,将这两个错误结合在一起考虑,意味着不能确切地判断中微子的速度。罗格斯大学的物理学家马修·斯特拉斯勒表示:“我们现在几乎不能立刻得出什么结论。”
 
自从宣布这些错误之后,OPERA团队就遭受了一些奚落,但斯特拉斯勒认为这种揶揄并不公平。他说:“做实验当然需要依靠物理材料,而这些物理材料天生也不完美,并且,检查每条线是一件非常要命的工作,我们只需要让最细的线不出问题就好。”
 
实验结果公布前应进行更仔细的核查
 
那么,更容易让人接受的一个解释是,OPERA有点太迫不及待地宣布结果了。对此,斯特拉斯勒说:“整个学术界都在激烈地讨论这个问题。”有人批评OPERA和CERN用新闻发布会的形式来宣布其结果太过招摇。而有些人则表示,这只是科学家的工作方式而已。OPERA新闻办公室的阿诺德·马瑟里尔表示:“即使在去年9月份听到结果后,我们也非常谨慎地表示,这可能并非一个新发现,有些情况还需要我们去理解,我们也需要对结果进行核查。”
 
其实,自从最初的结果“出炉”之后,OPERA团队本身也分为两大阵营。OPERA的成员卢卡·司旦柯表示:“从一开始我就反对公开昭告天下。”直到第二次试验进行后,他才署上自己的名字。“发生这样的事情的确令人尴尬,我认为,在结果发表之前,必须进行更加仔细的核查。”
 
但斯特拉斯勒却认为,当一个结论重要到能挑战诸如爱因斯坦这样的“业界巨擘”时,该结论引起的风暴或许已不是OPERA本身能完全掌控的。
 
OPERA计划于今年5月份重新进行实验,重新放置原子钟并修理好光缆。美国的费米国家实验室也将对OPERA的研究结果进行测试。
 
此前,美国范德堡大学的托马斯·韦勒将OPERA的研究结论同额外维度联系起来,现在,他非常谨慎。他说:“自然界并不会轻易泄露她的秘密,并且,超光速的中微子或许根本就不是自然界的秘密之一。”
 
 
 
 
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