中微子可能突破宇宙速度極限

馮詩(shī)齊/編譯

中微子突發(fā)速度似乎是宇宙速度極限的一個(gè)例外

時(shí)下，物理學(xué)界被一則新聞打破了平靜：一個(gè)由歐洲物理學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)宣布，經(jīng)測(cè)定，一種名為中微子的亞原子粒子的突發(fā)速度打破了宇宙速度的極限——即由愛因斯坦于1905年確立的光速極限。如果此言不虛，那么這一事實(shí)將會(huì)改變我們的世界。然而這個(gè)“如果”卻蘊(yùn)含著一個(gè)大大的不確定性。

作出非比尋常的結(jié)論

正當(dāng)歐洲物理學(xué)家準(zhǔn)備展示他們的成果之前——9月21日晚上在物理學(xué)網(wǎng)站arXiv.org貼出論文以及9月22日在歐洲核子中心（CERN）舉行了一個(gè)研討會(huì)——其中的一些物理學(xué)家在博客上已經(jīng)異口同聲地抬升了他們的聲調(diào)，盡管在別處對(duì)此還存有一些爭(zhēng)論，比如，這種方式是過早地放棄了愛因斯坦，抑或其間可能存在著一些實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，等等?？傊?，非比尋常的結(jié)論要求有非比尋常的證據(jù)。

“這些人已經(jīng)盡了他們的最大努力,但在讓愛因斯坦出局之前，至少你總得看到另一次獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，”CERN的理論物理學(xué)家約翰·埃利斯(John Ellis)如是說。他曾出版過有關(guān)幽靈似的粒子——中微子速度的著作。

按照了解這篇論文的科學(xué)家的說法，中微子從其產(chǎn)生的位于日內(nèi)瓦郊外CERN的粒子加速器出發(fā)，直奔距離為450英里外的意大利格朗薩索地下的一個(gè)山洞，耗時(shí)比光束快了約60納秒。比光速快約百分之0.0025(十萬(wàn)分之2.5)。

即便是這樣微小的偏差也可能開啟時(shí)空之旅，并足以顛覆我們長(zhǎng)期遵循的因果觀念?，F(xiàn)代物理學(xué)創(chuàng)立者愛因斯坦的相對(duì)論將光的速度定為極限狀態(tài)——要是你能發(fā)送一條比光跑得更快的信息，那就好比“現(xiàn)在的你能發(fā)一封電報(bào)給過去的你。”

對(duì)此，CERN的理論物理學(xué)家阿爾瓦羅·狄魯朱拉(Alvaro DeRejula)認(rèn)為，上述觀點(diǎn)有些“令人啞然失色?！薄叭绻@是真的，那么我們真的無(wú)法理解這一切的一切，”他補(bǔ)充說，“這一結(jié)果看上去太重大以致于不像是真的。正確的態(tài)度是問問自己是否會(huì)有錯(cuò)誤?！?/span>

宣布這一結(jié)果的是瑞士伯爾尼大學(xué)物理學(xué)家安東尼奧·伊瑞迪塔陶(Antonio Ereditato)領(lǐng)導(dǎo)的OPERA團(tuán)隊(duì)，即利用乳膠尋跡設(shè)備開展中微子振蕩實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。伊瑞迪塔陶理解狄魯朱拉博士以及其他對(duì)此表示震驚的人。他告訴BBC記者，經(jīng)過多次內(nèi)部討論，OPERA將此結(jié)果公布于眾的同時(shí)，便于獲得更多同行的審議。 

“我希望由另一次獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)來獲得相同的結(jié)果，”伊瑞迪塔陶博士告訴BBC，“那樣我們才會(huì)更放心?！?

需有非比尋常的證據(jù)

意大利格朗薩索地下實(shí)驗(yàn)室局部圖

中微子是最不可思議的怪異的量子亞原子世界的嬌客。它們一度被認(rèn)為是無(wú)質(zhì)量的以光速在運(yùn)行，能順利穿越墻壁，以及像風(fēng)穿過紗門那樣穿透行星。此外，中微子有三種類型，在旅行時(shí)它們能從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N，這正是OPERA實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)檢測(cè)的一種效應(yīng)，即把處于一端的質(zhì)子的10微秒脈沖與另一端中微子脈沖作對(duì)比。然而，狄魯朱拉指出，由于無(wú)法辨識(shí)是其中哪個(gè)質(zhì)子產(chǎn)生的中微子，致使統(tǒng)計(jì)的不確定性。

埃利斯博士指出，2007年名為“主注入器中微子振蕩搜尋”（MINOS）的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)曾報(bào)導(dǎo)過類似的實(shí)驗(yàn)，他們?cè)谝晾Z斯州費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室生成的中微子定向穿透地層，射向明尼蘇達(dá)州的素丹礦井。該實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，雖然精度較低，但中微子速度堪比光速。

此外，1987年測(cè)量大麥哲倫星云中一顆超新星發(fā)射的中微子后，發(fā)現(xiàn)其速度與光有不到十億分之一的差別。

夏威夷大學(xué)的中微子天文學(xué)家約翰·勒尼德(John Learned)說，如果OPERA研究人員的結(jié)果證實(shí)無(wú)誤，它將是第一個(gè)標(biāo)志，證實(shí)中微子能在空間通過額外的維度“抄近路”。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的喬·萊肯(Joe Lykken)說：“狹義相對(duì)論只能在平坦的空間里適用。如果存在一個(gè)扭曲的第五維，就有可能在空間的其他地方光速有所不同。”

對(duì)于上述這些離奇古怪或令人費(fèi)解的推測(cè)是否正確，勒尼德博士認(rèn)為，對(duì)于OPERA的結(jié)果將會(huì)安排一系列旨在證實(shí)或否認(rèn)它的實(shí)驗(yàn)。“這是革命性的，需要作出令人信服的回應(yīng)。”

[資料來源：The New York Times][責(zé)任編輯：則 鳴]