中微子可能突破宇宙速度極限《世界科學》

中微子可能突破宇宙速度極限

馮詩齊/編譯

中微子突發速度似乎是宇宙速度極限的一個例外

時下，物理學界被一則新聞打破了平靜：一個由歐洲物理學家組成的團隊宣布，經測定，一種名為中微子的亞原子粒子的突發速度打破了宇宙速度的極限——即由愛因斯坦於1905年確立的光速極限。如果此言不虛，那麼這一事實將會改變我們的世界。然而這個「如果」卻蘊含著一個大大的不確定性。

作出非比尋常的結論

正當歐洲物理學家準備展示他們的成果之前——9月21日晚上在物理學網站arXiv.org貼出論文以及9月22日在歐洲核子中心（CERN）舉行了一個研討會——其中的一些物理學家在博客上已經異口同聲地抬升了他們的聲調，儘管在別處對此還存有一些爭論，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驗錯誤，等等。總之，非比尋常的結論要求有非比尋常的證據。

「這些人已經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立的實驗，」CERN的理論物理學家約翰·埃利斯(John Ellis)如是說。他曾出版過有關幽靈似的粒子——中微子速度的著作。

按照了解這篇論文的科學家的說法，中微子從其產生的位於日內瓦郊外CERN的粒子加速器出發，直奔距離為450英里外的義大利格朗薩索地下的一個山洞，耗時比光束快了約60納秒。比光速快約百分之0.0025(十萬分之2.5)。

即便是這樣微小的偏差也可能開啟時空之旅，並足以顛覆我們長期遵循的因果觀念。現代物理學創立者愛因斯坦的相對論將光的速度定為極限狀態——要是你能發送一條比光跑得更快的信息，那就好比「現在的你能發一封電報給過去的你。」

對此，CERN的理論物理學家阿爾瓦羅·狄魯朱拉(Alvaro DeRejula)認為，上述觀點有些「令人啞然失色。」「如果這是真的，那麼我們真的無法理解這一切的一切，」他補充說，「這一結果看上去太重大以致於不像是真的。正確的態度是問問自己是否會有錯誤。」

宣布這一結果的是瑞士伯爾尼大學物理學家安東尼奧·伊瑞迪塔陶(Antonio Ereditato)領導的OPERA團隊，即利用乳膠尋跡設備開展中微子振蕩實驗項目。伊瑞迪塔陶理解狄魯朱拉博士以及其他對此表示震驚的人。他告訴BBC記者，經過多次內部討論，OPERA將此結果公佈於眾的同時，便於獲得更多同行的審議。

「我希望由另一次獨立的實驗來獲得相同的結果，」伊瑞迪塔陶博士告訴BBC，「那樣我們才會更放心。」

需有非比尋常的證據

義大利格朗薩索地下實驗室局部圖

中微子是最不可思議的怪異的量子亞原子世界的嬌客。它們一度被認為是無質量的以光速在運行，能順利穿越牆壁，以及像風穿過紗門那樣穿透行星。此外，中微子有三種類型，在旅行時它們能從一種類型轉變為另一種，這正是OPERA實驗設計檢測的一種效應，即把處於一端的質子的10微秒脈衝與另一端中微子脈衝作對比。然而，狄魯朱拉指出，由於無法辨識是其中哪個質子產生的中微子，致使統計的不確定性。

埃利斯博士指出，2007年名為「主注入器中微子振蕩搜尋」（MINOS）的實驗團隊曾報導過類似的實驗，他們在伊利諾斯州費米實驗室生成的中微子定向穿透地層，射向明尼蘇達州的素丹礦井。該實驗團隊發現，雖然精度較低，但中微子速度堪比光速。

此外，1987年測量大麥哲倫星雲中一顆超新星發射的中微子後，發現其速度與光有不到十億分之一的差別。

夏威夷大學的中微子天文學家約翰·勒尼德(JohnLearned)說，如果OPERA研究人員的結果證實無誤，它將是第一個標誌，證實中微子能在空間通過額外的維度「抄近路」。費米實驗室的喬·萊肯(Joe Lykken)說：「狹義相對論只能在平坦的空間里適用。如果存在一個扭曲的第五維，就有可能在空間的其他地方光速有所不同。」

對於上述這些離奇古怪或令人費解的推測是否正確，勒尼德博士認為，對於OPERA的結果將會安排一系列旨在證實或否認它的實驗。「這是革命性的，需要作出令人信服的回應。」

[資料來源：The New York Times][責任編輯：則 鳴]