发现超光速粒子

Arcman

发现超光速粒子！！！

dandy

于2011-09-23 11:07:35翻译

科学家发现了一种粒子，其速度似乎打破了爱因斯坦狭义相对论的限制。 这将使得向过去发送信息成为一种麻烦的可能——可能模糊过去与现在的界限，颠倒因果关系。

Tags:  | 中微子 | 超光速 | 粒子

没有什么可以快过光速——这是构成我们对宇宙的理解和时间概念的一个基石。

但是现在，位于意大利中部某座山底的世界最大的物理实验室之一的研究者们发现了一种粒子，其速度似乎打破了爱因斯坦狭义相对论的限制。

格朗萨索山实验室的科学家们将在周五公布证据。这将使得向过去发送信息成为一种麻烦的可能——可能模糊过去与现在的界限，颠倒因果关系。

他们将在欧洲粒子物理研究所的一个特别研讨会上公布结果，届时该实验的研究论文正好发表。

在歌剧实验（Opera，利用乳胶寻迹设备进行中微子振荡的实验）项目中，研究者们记录了从欧洲粒子物理研究所发送的一种幽灵般的亚原子粒子——中微子，跨越地球到达格朗萨索实验室的时间。

一束光走完整个路程需要2.4毫秒（千分之一秒）。但是，在实验进行了三年，观测了15,000个中微子之后，科学家们发现这些粒子到达格朗萨索的时间比光速要快六百亿分之一秒（误差为正负一百亿分之一秒）。

这些测量结果意味着中微子的速度要比光速快五万分之一。因为光速是299,792,458米每秒，而中微子的速度是299,798,454米每秒。

非常难以置信，以至于研究组对结果的解读也十分谨慎。物理学家们说，在其他实验室证实之前，他们将一直对结果持怀疑态度。

项目协调人Antonio Ereditato告诉卫报记者：“我们对实验结果感到十分震惊，但是在其他人证实之前，结果就还远不是一项发现。”

“当你得到这样一种结果时，你会想要确定自己没有犯错，没有严重的意外发生。我们花了好几个月的时间来核查，一直没能发现任何差错。”

“如果有问题，那一定是隐蔽而严重的，因为我们有足够的智力将琐细的问题都排除。”

歌剧项目组说，他们希望物理界的同仁能够仔细审查实验结果，助其发现测量中的任何不足之处，或者用他们自己的实验结果来验证。

SubirSarkar，牛津大学粒子理论部主任，说：“如果能证明结果的正确，这将是一件石破天惊的大事。因为这出乎每一个人的意料。”

“光速常数实质上支撑着我们对于空间、时间和因果关系的理解。我们都相信因在果之前的事实。”

“因不能在果之后，这是我们构建物理世界的基础。如果没有了因果关系，一切就乱套了。”

歌剧实验探测中微子对位于铅板之间的感光胶片上的150,000个“砖块”会撞击。探测器重达1300吨。

尽管Ereditato小组观察到的结果只比光速有微小的增量，但该结果仍然令人着迷，因为它的统计显著性——粒子物理发现成立或不成立的衡量标准，是那么强烈。

如果实验结果侥幸出现的概率在统计上高于五个标准差，或者小于百万分之一，物理学家就可以断言这是一项发现。而格朗萨索研究组的结果是六个标准差。

Ereditato说，小组不会断言这是一项发现，因为这个结果是如此的富有冲击性。“当你触动如此基础性的东西时，你必须十分十分地谨慎。”

AlanKostelecky，一位印第安纳大学超光速研究方面的专家，说，尽管物理学家们仍在等待对结果的验证，但这依然是一条激动人心的新闻。

“这结果是如此地戏剧性，如果没有其他人对结果的重复，人们很难接受。但这仍激起人们对此的极大兴趣。”他告诉卫报记者。

Kostelecky和他的同事在1985年提出的一个理论预测，中微子通过与潜伏在真空中的一种未知的场的相互作用，可以比光速跑得更快。

“这种背景下，自然中的速度极限就不一定是光速，”他说，“而实际上可能是中微子的速度。光跑得慢多了。”

中微子是一种神秘的粒子。它们质量极小，不带电荷，可以穿透几乎任何物体而不留痕迹。

Kostelecky说，如果结果得到验证——这是一个很大的如果——可能会为万有引力和量子力学的伟大理论结合铺平道路。因为这是一个困扰了物理学家们将近一个世纪的谜题。

“如果得到证实，它将成为物理学结构变化的第一条证据，将为构建一个统一的理论提供线索。”Kostelecky说道。

HeinrichPaes，多特蒙德大学的物理学家，提出了另一种可以解释该结果的理论。中微子可能在时空当中走了捷径，从欧洲粒子物理研究所到格朗萨索，它可能是在另外的几个维度中穿行。“这可以让它看起来跑得像是比光速快，但实际并没有。”他说。

但是Susan Cartwright，谢菲尔德大学的粒子天体物理学高级讲座教授，说，“从历史上来看，中微子的实验结果并不是那么可靠，所以当你听到这样违背直觉的结果时，‘不用惊讶’四个字就会蹦入你的脑中。”

在日本进行T2K实验以及在美国芝加哥附近进行MINOS实验的两个小组，现在将尝试重复这项实验。MINOS实验曾在2007年发现了中微子速度超过光速的迹象，但仍有待证实。