意大利中部格兰萨索国度实验室的中微子震荡传感器

现 在看来，神秘的中微子又呈现了一项愈加神秘的性质。依据前不久，位于瑞士日内瓦的欧洲核子研讨中心的粒子物理学家研讨报告中提到：在中微子震荡跟踪实验 中，得出了一个令人吃惊的结果，超级质子同步加速器产生的高能中微子束打入中微子震荡跟踪仪中，发现中微子以超光速运动，这个时间提早量与实验误差来得 大，也就是说，即便扣除实验误差，中微子也能够超光速运动。该实验最明显表现了中微子看似能够违背爱因斯坦的狭义相对论，并招致对宇宙飞行能否能够超光速 的考虑。

我们晓得，就算是光子也要服从不可超越光速的限制理论，但是如今看来中微子似 乎比拟特别。使得粒子物理学家觉得，这些理论仿佛并不适用于它们。而欧洲核子研讨中心将17GeV能级的中微子由超级质子同步加速器击中数百公里外的位于 意大利中部的中微子震荡跟踪仪，实验丈量中微子速度为每秒30.0006万公里，约为每秒18.6万英里，这个速度稍稍快于光速。

欧 洲核子研讨中心位于瑞士日内瓦与法国交界的边境上，该中心也是世界上最大的粒子物理研讨实验室，本次实验中由该实验室的超级质子同步加速器发射大量的中微 子击中730公里(453 英里)之外的意大利中部的格兰萨索（Gran Sasso）国度实验室中微子震荡跟踪仪。用于接纳中微子的安装由15万块铅板和感光膜组成。为了准确丈量中微子运动的速度，就必需准确丈量加速器与传感 器之间的间隔以及中微子所用的时间。

欧洲粒子物理学家丈量的中微子运转时间比理论上光 速运动到相同间隔所花的预定时间快了60.7纳秒，中微子震荡跟踪仪（传感器）实验室发言人，物理学家安东尼奥（Antonio Ereditato）引见说：这完整是个不测的结果，我们希望丈量中微子的速度，但是没想到发现了如此特别的东西。

同 样是在欧洲核子研讨中心，粒子物理学家们最近也在寻觅关于希格斯玻色子的踪迹，将会有越来越多的数据被整合起来，加州理工学院的物理学家肖恩卡罗尔 （Sean Carroll）以为：我们目前在实验中得出的结论或多或少可能遭到宇宙空间差别性的影响。只需有大量数据反复实验下，统计中的误差才可能消逝。而在中微 子超光速实验中，粒子物理学家停止了6个规范偏向的结果，实践上只需有5个规范偏向就能阐明这个发现并不是由误差产生，应该说该实验研讨人员的报告关于误 差剖析室令人影响深入的。换句话说，中微子超光速现象可能不是一个随机的统计误差。

对 于中微子超光速的发现，正如著名的物理学家卡尔萨根所说：特殊的结论需求有特殊的证据，物理学家安东尼奥以为：每当你接触到这些宇宙中根本的定律，都需求 愈加慎重，这也是为什么研讨小组花了半年的时间，屡次检查他们的数据剖析结果，假如其中有一个问题，那得出的结论就很可能不成立。研讨报告中也肯定了两 点，第一，这是一个十分有趣的、潜在的特别令人兴奋的结果，第二，这个结果有可能随着时间的推移被证伪。即便是中微子震荡实验中研讨团队也不完整置信他们 的结果是正确的，而他们都是粒子物理学范畴世界一流的科学家。

其 实，相似中微子超光速现象并不是欧洲粒子物理研讨中心初次发觉，早在2007年，位于美国明尼苏达州的MINOS高能物理实验中，也察看到中微子呈现抵达 时间比光速还快的现象，当时费米国度实验室的物理学家约瑟夫（Joseph Lykken）以为：“实验安装存在不肯定性，对这个结果尚无定论。而且测试的方式相当“紊乱。比方，欧洲核子研讨中心的一束质子束，并产生了中微子，但 是我们不晓得哪些质子是对应产生哪些中微子。这就使得很难统计中微子抵达的时间，固然欧洲核子研讨中心以为他们能够停止整体性的统计，但是这个办法还有待 进一步检验。”

但是，关于欧洲核子研讨中心的发现，还存在着另一种反对的意见：位于弗 吉尼亚州的威廉玛丽学院粒子物理学家马克舍尔（Marc Sher）以为：从某种意义上说，关于中微子超光速现象的实验曾经完成。我们能够检测来自超新星1987A的中微子，在1987年大麦哲伦星云中呈现的一 次超新星迸发前三个小时，地球上多台中微子探测仪同时承受到中微子迸发的信号，但是，这并不是就能够以为中微子速度超越光速，相反，它们可以直接穿过在死 亡恒星四周的壳层，而光子则会以一种机制经过。

天体物理学家对此计算标明，超新星 1987A中微子观测中呈现的三个小时的时间延迟被以为是中微子比光子提早释放，但是，粒子物理学家马克舍尔以及其他物理学家也曾指出，假如欧洲中微子超 光速现场结果是真实的，这就阐明这三个小时的延迟就是一个很好的证明。关于“超新星中微子”实验已被我们知晓，而马克舍尔疑心欧洲核子研讨中心在中微子超 光速计算中存在问题。

美国俄亥俄州立大学的研讨人员约翰（John Beacom）以为：针对欧洲核子研讨中心的结果，比拟超新星1987A的中微子探测结论可能不是一个最好的主见，显得毫无意义，由于我们不能准确理解这 些中微子的速度以及它们具有的能量、间隔等参数。假如要对欧洲核子研讨中心的结果停止确认，最好要停止穿插检查，同时探究在伽玛射线迸发中呈现的高能中微 子。而典型的伽玛射线迸发持续的时间很短，从一两秒钟到数秒不等，较短的时间尺度是一个十分明显的特征。我们能够运用愈加复杂的模型来屏蔽来来自背景信号 中的低能态中微子，并且还应该留意时间框架的选择。

正如物理学家马特施特拉斯勒 （Matt Strassler）对此评论到：欧洲核子研讨中心的结论并不意味着爱因斯坦的狭义相对论就是完整错误的，而时间游览和更兴旺的超光速通讯技术也将成为可 能。即便是直接参与研讨的意大利中微子震荡实验的粒子物理学家也并没有说他们的发现就曾经能够推翻爱因斯坦。在过去的几十年内，物理学家们都在认真研讨相 对论的根本准绳，探究能否存在与相对论相反的物理现象。从狭义相对论中推到出来的洛伦兹共变性则是时空的一个关键性质。科学家也正在研讨洛伦兹不变性，也 许对中微子的研讨而言是一个很好的方向。

狭义相对论中最中心的目标便是任何一个人，不 论选择何种参照系，所丈量出光速的速度都是相同的，这也是为什么时空不时收缩过程中，光速坚持不变。从欧洲核子研讨中心的结论看，或许这个状况并非如此， 那么狭义相对论应该做些调整。固然这对现代物理学而言，是个坏音讯，但是有物理学家以为，这可能是一个扭曲的额外时空维度的一个标志。这些额外维度是量子 引力论中的一个关键要素，它能够提供中微子以一种快捷的方式运动，使得中微子的运动速度比光速快，哪怕只是快了一丁点儿。

或 者，某些处于高能态的中微子的确运动得比光子还快一点儿，而这些假想中的粒子都在上个世纪60年代已初次提出，这些粒子最大的特性就是运动的速度能超越光 速。但是，这些观念曾经被1985年在物理学家阿兰乔多斯（Alan Chodos）、阿里豪瑟（Ari Hauser）和阿兰科斯塔莱茨基（Alan Kostalecky）提出的论文中被证明是错误的。详细来说，他们经过预测证明假如一个中微子与另一个未知的量子真空区域发作互相作用，这些中微子的运 行速度就可以超越光速。在这个背景下，任何物体的运动速度都限制在光速之下看来也不一定。可能中微子的运动速度比光速更快点。对 于中微子超光速现象的论证，该实验必需能停止反复实验。如今，欧洲核子研讨中心的粒子物理学家们正在寻觅剖析系统误差可能招致的错误，而其他中微子实验室 力争上游地停止反复性实验，比方费米实验室也开端本人的方案，不管对中微子震荡实验结论被证明或者证伪，都是个严重的发现。在此期间，以为狭义相对论乃至 现代物理学将面临解体是不恰当的。