科学家发现超光速粒子 或颠覆爱因斯坦狭义相对论

2011年09月24日 04:06
来源:新京报 作者:金煜

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欧洲研究人员发现，一些中微子能够以超过光速60纳秒的速度运行，如果这一发现被多方证实，将推翻爱因斯坦的相对论。新京报制图/帅春雷

欧洲核子研究中心外景。

欧洲核子研究中心23日宣布，他们发现一些粒子可能以快于光速的速度飞行，一旦这一发现被验证为真，将颠覆支撑现代物理学的爱因斯坦相对论。

相对论称光速最快

当天，欧洲核子研究中心公布了一份研究结果，科研人员在让中微子进行近光速运动时，其到达时间比预计的早了60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)，对此，研究者认为，这可能意味着这些中微子是以比光速快60纳秒的速度运行。

根据爱因斯坦狭义相对论，光速是宇宙速度的极限，没有任何物质可以超越光速。如果此次研究结果被验证为真，意味着奠定了现代物理学的基础将遭到严重挑战。

此次研究的中微子束源自位于日内瓦的欧洲核子研究中心，接收方则是意大利罗马附近的意大利国立核物理研究所。粒子束的发射方和接收方之间有着730公里的距离，研究者让粒子束以近光速运行，并通过其最后运行的时间和距离来判断中微子的速度。中微子束在两地之间的地下管道中穿梭。

被观测到1.6万次

“这个结果十分令人震惊，”该研究项目发言人艾瑞迪塔托说，“我们在好几个月中反复研究核对，并仔细考虑了实验中其他各种因素的影响。”艾瑞迪塔托说，科研人员反复观测到这个现象达1.6万次。

“这是很令人感兴趣的结果，但它科学上的准确性，还要更多的实验才能来验证。”中科院高能物理研究所所长陈和生对本报记者说。他表示，目前物理学界也出现了一些对该实验结果的不同意见，一是怀疑粒子束飞行距离的准确性，二是粒子束本身长度的准确性。

此次实验的研究者之一奥迪瑞说，“尽管我们测量的系统不确定性很低，统计数据准确性也很高，但我们还是希望能与其他实验做对比。”

根据研究者的声明，中微子束的发射地到接收地之间的距离，存在着20厘米的不确定性。对中微子束飞行时间通过高级GPS系统和原子钟等精密设备测量，精确度小于10纳秒级别。

新发现潜在影响巨大

欧洲核子研究中心在一份声明中表示，这个结果的潜在影响巨大，急需其他实验的独立测量进行重复实验，接受更广泛、更严谨的考验，这才能最终验证或反驳是否真的存在超光速粒子。目前，研究中心已将此实验论文上传到公开网站上，并对全球物理学界进行在线说明。

“(研究)对科学产生的潜在影响实在太大了，我们无法立刻就给出结论，或做出物理解释。我的第一反应是，中微子实在太神秘，让我们惊喜。”艾瑞迪塔托说。

■ 影响

新发现或改变人类宇宙观

欧洲核子研究中心研究主任贝托鲁奇说，如果这个研究被验证，将改变人类的物理观。

物理学家们认为，一旦这些粒子确实被证实跑过了光速，将彻底改变人类对整个宇宙存在的看法，甚至改变人类存在的模式。有分析人士认为，可能宇宙中的确还存在其他未知维度，中微子抄了其他维度的“近路”，才“跑”得比光快。

中科院高能物理研究所所长陈和生说，希望研究方能够提供更多实验细节，也希望能看到其他的重复实验，“现在说爱因斯坦相对论受到挑战还太早。”

■ 名词

中微子:宇宙隐身人

中微子是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，中微子质量非常轻，小于电子的百万分之一。

中微子具有最强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质，在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此，中微子也被称为宇宙间的“隐身人”。中微子在发射后不断衰变，质量变得非常小，它是唯一在理论上可以以光速运行的粒子。

在电影《2012》中，中微子正是主角之一。在电影中，太阳活动突然加剧，释放出大量中微子。中微子穿过地表，和地核发生反应，并将后者加热并熔化。带来剧烈地震和火山爆发，最终引发超级大海啸。(金煜)