单位文秘网 2021-08-20 09:24:15 点击: 次
信息带给我们。科学家们还想利用中微子的这种特点来做地球的断层扫描,让埋在地球深处的奥秘一览无余;还设想让中微子穿透地球内部传送信息,这样长距离通讯就用不着经过卫星和地面中继站兜圈子了……基于中微子的上述特点,几十年来高能物理学界对中微子的探索和研究一直积极地进行着。然而令人沮丧的是,虽然研究也取得了一些成果,但在几个关键的问题上仍没有确凿的定论。笔者将它们戏称为像风像雨又像雾。大抵说来有3大问题存疑:中微子有没有质量?中微子是暗物质吗?太阳中微子失踪之谜(见下页链接“中微子的三大谜团”)。
中微子超光速:想要信你不容易
从1980年起天文学家就对中微子的速度进行侦测,结果显示中微子的速度就是光速。但是到了1987年,当超新星SN 1987A爆发时,世界各地有三台中微子侦测器各自探测到5到11个中微子。有趣的是,在SN 1987A爆发的光线来到地球之前3小时,中微子就已经被侦测到了。对于这个现象,当时科学家把它解释为:当超新星爆发时,中微子比可见光更早被发射出来,而不是中微子比光速快。当然,这个速度亦与光速十分接近。
2011年9月,位于意大利格兰萨索国家实验室的 OPERA实验小组宣布观测结果:研究人员发现,中微子的移动速度比光速还快。他们的实验装置接收到来自欧洲核子研究中心的中微子,经测算,中微子在跑过这段732公里距离所用的时间,比光还快了60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)。这可是非常显著的差异。如果此结果被证实的话,将会引起理论物理学界的大震撼。然而,爱因斯坦的狭义相对论已经经过无数次科学实验和天文观测的证实,也是近代物理学和天体物理学的重要支柱,要想否定它恐怕没有那么容易。为此各国科学机构和专家都对此采取慎之又慎的态度,并认为:从概率上来说,最大的可能性是这个实验本身有漏洞,只不过现在还没有被发现。为此,欧洲核子研究中心特地举办了一场网络发布会,详细说明实验的方法以及各种误差的估算,同时邀请其他的实验机构重复相同的实验,来作为此结果的验证。今年2月,欧洲核子研究中心发现是连接GPS和电脑光纤的接头松动造成了中微子超光速的假象,但同时另一个与GPS信号同步的振荡器故障又可能导致实验结果低估中微子的速度。为此他们将在今年5月重新做试验进行检测。
诺贝尔奖获得者格拉肖发表论文说,如果中微子真的超了光速,那么它的能量会在地下飞行过程中损失,实验结果会自相矛盾。因此,当务之急是重复实验结果。
当然还有另一种观点,认为中微子可能具有特殊性质,这样相对论也是对的,这个实验结果也是对的。比如说,欧洲核子研究中心发出的中微子有可能振荡到一种惰性中微子,而惰性中微子可以在多维空间中“抄近路”,然后再振荡回普通中微子,这样看起来中微子就跑得比光快了。也有人认为中微子的质量不是固定的,与暗能量有关联,会随环境变化,这样在飞行过程中看起来比光速快。诸如此类的理论很多,不过这些理论本身就需要大量实验来证实。
正当笔者行文至此,准备等待新的实验结果时,好消息传来了:据国外媒体报道,爱因斯坦可以安心了,因为最新的实验结果显示,之前有关中微子超光速的消息并不成立,也就是说光速仍旧是不可超越的。这条结果也平息了之前对于这一消息的诸多争论。
欧洲核子中心研究主管赛吉尔·波特鲁西在一份声明中表示:“现有证据开始表明OPERA的实验结果是不正确的。然而不管结果如何,OPERA小组完成了一次完美的科学实验,并将他们的实验结果公之于众,接受最严苛的审查,并欢迎其他科学家对此进行独立测量。”
让我们期待今年5月的实验结果吧! (作者单位:上海大学)
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