中微子速度挑战相对论

    欧洲核子中心前不久的一则“超光速中微子”新闻在全球科学界引发广泛争议。据报道,该中心从位于日内瓦附近的实验室发送中微子束至730公里之外的意大利格兰萨索国家实验室,结果发现,中微子比光早60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达目的地,而实验误差不会超过10纳秒。该中心称,已经考虑到可以导致误差的所有可能,几百名科学家一起经过数月的反复试验仍然得出相同的结论。

    消息一出,全球科学界立即产生强烈反响、甚至部分质疑。主要疑点集中在实验是否存在“计算错误”和“系统误差”上。按照欧洲核子中心的解释,上述实验利用了先进的卫星定位系统和原子时钟来计算中微子束飞行的距离和时间。而对“系统误差”的疑问上,该中心在实验论文报告中公布了“系统误差”的估算,邀请全球物理学界帮助核查。

    参加欧洲核子研究中心相关实验工作的北京大学钱思进教授介绍说,目前能够进行上述科研项目的实验室主要是欧洲核子中心(CERN)、美国费米国家加速器实验室(FNAL)和日本高能加速器研究机构(KEK);美国费米实验室进行的国际合作项目“MINOS”实验早在2007年就观测到了类似的“中微子超光速”现象,但由于该实验对结果估算的误差较大,导致可信度低;欧洲核子中心和意大利格兰萨索国家实验室的科学家在实验操作上进行了更加认真仔细的“排除误差”的考量。据了解,目前类似实验很难在其他国家予以重复验证,因为日本的实验室已遭受海啸重创,费米实验室现在无法达到欧洲核子中心的实验精度。

    作为当前科学界了解最晚、最少的基本粒子,中微子不带电,可以穿透任何物质。它难以捕捉和探测,因而也被称为宇宙的“隐身人”。组成自然界的12个基本粒子中有3种中微子,分别为陶子中微子、缪子中微子和电子中微子。据了解,欧洲核子中心进行的此次“中微子束实验”旨在测量中微子的质量和验证3种不同的中微子之间是否可以发生相互转换的现象,科研人员从实验室向意大利格兰萨索国家实验室发送了“缪子中微子”束流,但这一试验过程继美国费米实验室之后却再次得出了“挑战光速”的惊人发现。

    爱因斯坦相对论被誉为“现代物理学的基石”。理论认为,真空中的光速是宇宙中最快的速度。而欧洲核子中心的上述发现无疑将挑战现代物理学的权威理论。针对这一难解之谜,该中心主管科研的负责人赛日欧·贝道卢奇表示,当科学研究有了新发现,但又无法对之解释时,重要的是要把这一疑问公布于众,号召全球科学界通过独立的科研手段来尝试回答这一问题。

    钱思进教授认同赛日欧·贝道卢奇的观点,呼吁全球应该客观看待实验物理学这一学科。他表示,实验物理学家的主要工作之一在于用正确的方法得出实验结果,任何出乎意料的实验结果有时需要更多的理论和实验物理学家一起来探讨和诠释。另外,浩渺宇宙神秘莫测,人类远没有穷尽对宇宙的了解,欧洲核子中心的新发现并未否定爱因斯坦的全部理论。重要的是,科学界应该从理性的学术角度来审视这一现象,帮助和启发该中心以共同解答这一疑问。

    据了解,欧洲核子中心公布这一新闻,旨在让全球科学家来“挑错”和呼吁他们进行独立的实验验证结果。除了研究反物质属性、寻找赋予基本粒子质量的“上帝粒子”之外,研究中微子的特性也属于该中心科研项目的三大重点之一。

    (本报日内瓦9月28日电 本报驻日内瓦记者 宋斌)

    图为爱因斯坦   资料照片