作者:黄永明 来源:南方周末 发布时间:2012-4-17 17:42:42
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南方周末:中微子超光速乌龙记

奥普拉研究团队发言人埃雷迪塔托。

奥普拉团队协调人奥蒂耶罗。

2012年3月末,历时半年之久的“超光速中微子”事件接近了尾声。作为“尾声”的一个标志性事件是,两名“奥普拉”(OPERA)研究团队领导引咎辞职。一位是法国里昂大学的安东尼奥·埃雷迪塔托(Antonio Ereditato),他此前在研究团队中任发言人一职;一位是瑞士伯尔尼大学的达里奥·奥蒂耶罗(Dario Autiero),他在团队中的角色是物理学协调人。
 
据美国《科学》杂志报道,做“超光速中微子”实验的团队“奥普拉”(OPERA)的各个领导者不久前做了一次投票,他们中有16人对上述两位投出反对票,13位支持,另外7位弃权。尽管按照团队的规定,在反对票占到三分之二以上时才能开除领导者,但埃雷迪塔托在看到投票结果以后马上表示了辞职,奥蒂耶罗也在第二天辞职。
 
他们的辞职源于同事们对他们在“超光速中微子”实验中的表现不满。对埃雷迪塔托的不满在于他的管理方式,而对奥蒂耶罗的不满则直指测量本身。
 
爆炸性新闻
 
物理学家埃雷迪塔托和奥蒂耶罗第一次成为焦点是在去年9月份。2011年9月23日,欧洲核子研究中心(CERN)发布了一篇新闻稿,宣布当天下午将召开一个研讨会,来自“奥普拉”的研究人员将描述他们在中微子实验中发现的中微子的新特性。
 
中微子是核反应中产生的一种微小的、电中性的粒子,尽管这种粒子的特性一直让人感到好奇,但令人难以想象的是,这场专业研讨会的网络视频吸引了超过12万人观看,而平时CERN的视频只能引来几百人。美国费米实验室和斯坦福直线加速器中心(SLAC)的联合刊物《对称》事后写道:“即使把平行宇宙里的粒子物理学家都算上,也不会有这么多人。很明显,大量的普通人也在收听。”
 
就是在这次会议上,“奥普拉”研究组发布了一个爆炸性的新闻:他们探测到了速度超过光速的中微子。从欧洲核子研究中心到“奥普拉”所在的意大利中部的大萨索山(Gran Sasso)有730公里的距离,而“奥普拉”发现,核子研究中心那里产生的中微子到达大萨索山时,会领先光20米率先越过“终点线”。
 
换句话说,中微子的运动速度比光速快了0.0025%,或者说,中微子每秒钟跑的距离比光多7495米。对于物理学家来说,这是一件“不可能”的事情。因为根据爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论,光速是整个宇宙中的速度上限,不可能有物体的运动速度超过光速。
 
“奥普拉”的科学家也十分明白,假如他们的实验结果是真实的,那么这对现代物理学的撼动将会超乎想象。“奥普拉”团队从2009年开始研究所谓的“中微子振荡”,没想到却意外发现了一个令人瞠目结舌的现象。团队在公布这项发现之前,已经花了几个月的时间检查所有可能令结果出错的环节,一无所获之后才决定让整个物理学界都参与进来,看看究竟他们是错了还是对了。
 
“我们对研究成果很有信心。我们花了几个月时间,反复检验数据和设备,都没有发现任何错误。”安东尼奥·埃雷迪塔托当时说。
 
有趣的是,对于这项发现,各国科学家的态度有着微妙的差异。美国和英国的科学家多直接表示不太可能,日本有研究人员表示有信心,而中国科学家的表态则有点模棱两可:研究超光速可能性要从本质入手。
 
态度最鲜明的恐怕要数英国萨里大学的物理学家吉姆·艾卡里里(Jim Al-Khalili):“如果欧洲核子中心的实验被证明是对的,中微子超越了光速,那我就在电视直播中把我的平角内裤吃了。”
 
第二次疯狂
 
在许多不同的场合,物理学家都会提到同一个“中微子超光速”的反例:1987年天文学家曾观测到一颗超新星的爆发,假如以“奥普拉”实验中宣称的中微子速度来计算,那颗超新星爆发所发射出的中微子将会比它发出的光早一年到达地球,可事实却是,二者几乎是同一时间到达的。
 
2007年,费米实验室的“主注入器中微子振荡搜寻”(MINOS)项目也曾发现中微子超光速的迹象,但由于其结果在统计学上不显著,所以并没有获得物理学界的承认。
 
这一次,“奥普拉”实验究竟是在哪里出了错呢?物理学家们认为其中的可能性太多了。“就拿测量距离来说,GPS能测到的地方都没有问题,但是山洞里面的那段距离怎么测?山洞是直的还是弯的,拐个弯怎么测?”中国科学院理论物理研究所李淼研究员随口就能举出可能产生误差的地方。
 
尽管人们广泛持不相信的态度,但召开新闻发布会当天,欧洲核子研究中心收到的求职简历数量增加了50%。“谁不想在一个发现中微子超光速的地方工作呢?”《对称》杂志写道。
 
就在人们仍旧深深感到怀疑之时,2011年11月,“奥普拉”团队再次公布了他们新的测量结果。他们在两个月的时间里尝试修正可能存在误差的地方,然后得到了——与之前相同的结果,中微子还是超过了光速。这再次让该实验成为大热话题。
 
事实上,就他们的实验,“奥普拉”团队前后写了两个版本的论文,第一版时团队中有三十多人没有在论文上署名,而到了第二版,这些人中的大部分就都署了名。团队的发言人埃雷迪塔托也称第二次的结果比之前“稍微好点”。
 
不过这仍然不能说服持怀疑态度的科学家们,他们指出,同一个团队做出的实验可信度不够高,必须有其他团队做出独立的验证才能说明问题。
 
费米实验室此时决定来对“奥普拉”的结果进行检验。费米实验室自2007年观测到类似的“超光速中微子”之后,发表过一些其他论文,比如关于中微子振荡的,但再也没有关于“超光速”的论文。“奥普拉”的结果出来之后,费米实验室打算重新处理2007年之后获得的实验数据,看看是否能够发现相同的现象。
 
费米实验室的MINOS发射中微子的能量与“奥普拉”探测到的相近,而探测装置位于800公里之外。费米实验室计划中的第一步是要用较近的数据更新他们之前获得的结果,然后再安装一些新的、更为精确的设备,来记录中微子跑到“终点线”的时间。更新的设备包括新的GPS装置、原子钟和探测器(误差在2纳秒)。这后一项工作最早可能在2014年取得结果。
 
“看起来MINOS实验是在这项测量上所能做的最佳检测之一。”费米实验室的物理学家罗伯特·普朗克特(Robert Plunkett)在去年说。
 
误差的来源
 
然而,人们尚未等到这“最佳检验”的结果,与“奥普拉”只有咫尺之遥的另一个团队就已经给出了验证结果。同样位于意大利的大萨索山的一个叫做“伊卡洛斯”(ICARUS)的项目在2011年10月和11月间探测到了来自欧洲核子研究中心的中微子,而且精度更高。
 
诺贝尔物理奖获得者、“伊卡洛斯”项目发言人卡罗·鲁比亚(Carlo Rubbia)说:“我们的结果与爱因斯坦如果活着会给出的结果是一致的。”在他们的实验中,中微子的速度与光速接近,但并没有超过光速。
 
英国《自然》杂志称,“对于一些物理学家来说,新的测量对这件事起了一锤定音的作用。”但鲁比亚仍然等待看到2012年春天包括“奥普拉”和“伊卡洛斯”在内的几个项目所做的新的结果。这些项目中也包括另一个叫做“大体积探测器”(LVD)的中微子观测站对来自欧洲核子研究中心的中微子所做的测速。
 
此前,在2月份时,《科学》杂志曾爆料称,来自欧洲核子研究中心的内部人士透露,中微子速度的误差可能是由于连接GPS接收器和电脑之间的光缆松了造成的。欧洲核子研究中心随后证实了这一说法,但同时表示还有另外一个因素,即用于将“奥普拉”的探测器时间与GPS进行同步的一个振荡器可能存在误差。后者的误差的效果是与前面那个因素恰恰相反的——它会造成中微子速度被低估。而科学家们暂时无法确定一个高估的因素和一个低估的因素究竟谁占了上风。定于2012年4月底进行的新的实验将会以更高的精度来检测这些因素所造成的效果。
 
“对于‘奥普拉’第一次发布的结果,有99.99%以上的物理学家都是怀疑的,第二次结果公布以后可能是90%。我估计可能到最后是一场笑话,90%以上的人是这样看的。”几个月前李淼就对南方周末记者做了这样的表述。
 
在整个事件中,一些编排出来的笑话流传很广,其中一个出自Twitter:在一家酒吧门口,酒保说:“我们不允许比光速还快的中微子进到这儿。”话刚落,他看到一颗中微子来到了酒吧门口。(酒保先对中微子说话,后看到中微子。)
 
甚至是欧洲核子研究中心的物理学家也加入到编排笑话的行列,研究主管、来自意大利的物理学家赛吉尔·波特鲁西(Sergio Bertolucci)就说,“奥普拉”的实验结果不可能是正确的,因为它打破了自然界的一条基本法则:在意大利,没有任何事情是准时的。
 
 
 
 
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2014-5-24 21:25:17 potofnapalm
呵呵,爱因斯坦荒谬?你怎么这么吊,93年的诺贝尔物理学奖就是发给验证了爱因斯坦引力波理论的天文学家,你说的那个什么发现了超光速的美国天文学家我怎么没听过?不要以为学过高中物理你就逆天了
2012-4-30 17:02:38 xtkxejs
爱因斯坦的时空相对论,本身就是及其荒谬的的论点。时间就是过程,不论超过光速多少倍,也都需要一定过程,因此,时间也都无法倒流,时间机器也都无法存在,不同空间时间单位不同并不等于不需要经过一定时间过程,这是第一点,光速不可超越论更是荒谬,实际上,天文观测已竞争名具有远超于光速的物体运动,读者如果认真阅读、分析关于美国天文学家宇宙观测的报道就会发现这一事实。------雁过留声
2012-4-27 14:23:43 minfengf
我保持中立
2012-4-22 0:26:23 zhaolemo
我相信一点,宇宙中一切事物跳出这个域总会变个样,一切皆有可能一切皆可能
2012-4-22 0:24:33 zhaolemo
如果世界真没有任何物体可超光速,那么爱因斯坦所构想的超光速旅行就是自己打自己的嘴巴,如果真超不可光速,那么星际文明乃至宇宙文明永远只是幻想,人类只能做永远的井底蛙
目前已有20条评论
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