轉(zhuǎn)科學網(wǎng)曹俊博客：

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　　幾天前，一則小道消息開始傳播，說意大利的中微子實驗OPERA發(fā)現(xiàn)了超光速的中微子。昨天Nature、Science等重要的科學新聞網(wǎng)站[1,2,3]報道了這一新聞。今天OPERA實驗將正式的論文掛到了arXiv.org的預(yù)印本庫[4]。在中微子飛行730公里后，科學家發(fā)現(xiàn)它所用的時間比光速還快了60納秒（10^^-9秒），實驗的誤差約為10納秒。一般來說，粒子物理中的新現(xiàn)象達到4倍標準偏差即可確認，而這個結(jié)果達到了6倍，即可能性為99.9999998%。測量結(jié)果表明，OPERA觀測到的中微子，其飛行速度比光速快10萬分之2.48。

　　發(fā)表這一“戲劇”性結(jié)果的OPERA實驗，全稱是Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus（采用乳膠徑跡裝置的（中微子）振蕩項目），位于意大利Gran Sasso國家實驗室。這個實驗室位于地下1400米，以多個深地實驗聞名于世。OPERA實驗探測來自歐洲核子研究中心CERN的中微子，其物理目標是直接尋找從繆中微子到陶中微子的振蕩。位于瑞士與法國邊境的CERN通過高能質(zhì)子打靶產(chǎn)生繆中微子束流，對準730公里外的Gran Sasso。為了留下陶中微子出現(xiàn)的確鑿無疑的證據(jù)，實驗采用了復(fù)古的核探測技術(shù)：乳膠照相。

　　不過“超光速”這個副產(chǎn)品的測量原理非常簡單：測量距離，測量時間，算出速度！實驗的難點在于精確地測準距離和時間。距離是通過GPS測量的，誤差是20厘米。這20厘米的誤差還不是來自從瑞士到意大利的730公里，而是主要來自從進入地下實驗室的高速公路隧道門口的GPS基準到探測器的10公里。時間也是通過GPS和銫原子鐘測量，精度是2.3納秒。

　　略微懂點物理學的都知道，如果這個結(jié)果是對的，科學將面臨怎樣翻天覆地的變化。自從愛因斯坦1905年建立相對論起，一百多年來沒有人撼動過光速不變原理。科幻小說里的超光速旅行、時間機器回到過去，難道都要實現(xiàn)了嗎？

　　實際上，2007年，美國的MINOS實驗也發(fā)表了一個“中微子超光速”的結(jié)果[5]，大小與OPERA還算吻合，但只有1.7倍標準偏差。但是也有否定的證據(jù)。日本T2K實驗的人就不相信這個結(jié)果。我們觀測到的1987a超新星中微子，如果超光速的話，就不會只比光早到半小時，而會早到數(shù)年。不過它們的中微子能量很不一樣。

　　OPERA分開測量了兩種能量的中微子：

　　13.9 GeV: (v-c)/c = (2.16 ± 0.76 ± 0.30) x 10^^-5

　　42.9 GeV: (v-c)/c = (2.74 ± 0.74 ± 0.30) x 10^^-5

　　MINOS實驗的中微子是3 GeV：

　　3 GeV: (v-c)/c = (5.1 ± 2.9) x 10^^-5

　　超新星中微子的能量要低1千倍，只有幾到幾十個MeV。根據(jù)SN1987A的測量結(jié)果，可以得到｜v-c｜/c < 2 x 10^-9_。

　　即使OPERA發(fā)表了6倍標準偏差的結(jié)果，相信粒子能夠超光速的人仍然極少。OPERA實驗的發(fā)言人自己說：宣稱相對論錯誤太早了。我們發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的結(jié)果，我們不能解釋它，因此必須公布，請同行來審議。我們必須得說點什么。我們不能把它掃到地毯下面，這才是不誠實的。

　　也許相對論沒有錯，而是中微子具有什么魔幻性質(zhì)。當然，也很有可能OPERA實驗的誤差估計不對。畢竟精確估計中微子束團產(chǎn)生和到達的時間、精確測量距離，達到這么高的精度，都是非常困難的。

　　現(xiàn)在，瑞士時間2011.09.23 16:00，歐洲核子研究中心正在直播關(guān)于OPERA新結(jié)果的報告視頻：

　　http://webcast.web.cern.ch/webcast/

　　[1]http://www.nature.com/news/2011/110922/full/news.2011.554.html

　　[2]http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/09/neutrinos-travel-faster-than-lig.html?ref=hp

　　[3]http://www.livescience.com/16183-faster-speed-light-physics-breakthrough.html

　　[4]http://static.arxiv.org/pdf/1109.4897.pdf

　　[5]http://arxiv.org/abs/0706.0437