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2月23日电 据美国《科学》杂志网站22日报道,去年有关中微子比光跑得快的发现曾震惊科学界,但这个实验结果实际上是由于操作失误,电脑与GPS(全球定位系统)设备之间的光缆连接松动所致。
去年9月,意大利格兰萨索国家实验室下属的一个名为“OPERA”的实验装置接收了来自欧洲核子研究中心的中微子,两地相距730公里,中微子跑过这段距离的时间比光速还快了60纳秒(1纳秒等于10亿分之一秒)。
但《科学》杂志网站“科学内幕”栏目援引“与实验有关的消息人士”的话报道说,上述60纳秒实际上是由于一根连接到GPS接收器的光缆没有连接好所致,GPS接收器的作用是对中微子的飞行时间和电脑电子卡的时间进行校正。
报道说,在紧固好光缆连接并计入数据在光缆中传输的时间后,研究人员发现光缆数据的到达时间比上述意大利实验室的计算结果提前了60纳秒,与中微子的实际抵达时间相同。中微子的“奔跑”速度并未超过光速。
欧洲核子研究中心23日在公报中承认,该机构参与的名为“中微子振荡实验”的项目中使用的测速方法存在问题。其中一处问题与为测量工作提供GPS同步服务的振荡器有关,该问题可能导致对中微子运行时间的测量值偏大。另一处问题出在为项目主计时器导入GPS信号的光纤连接器上,与上一问题相反,该问题可能导致对中微子运行时间的测量值偏小。
欧洲核子研究中心说,“中微子振荡实验”项目的有关研究人员正在就两处问题的潜在影响进行进一步评估。按照计划,新一轮实验将于今年5月启动。
所谓中微子,是指一种不带电的基本粒子。它具有极强的穿透力,可以穿透任何物质。由于中微子难以捕捉和探测,因而被称为宇宙中的“隐身人”。它是目前科学界了解最晚和最少的基本粒子。
去年9月,意大利研究人员发现中微子比光跑得快的消息震动科学界,因为这个消息一旦得到验证,爱因斯坦的相对论乃至整个现代物理的基石都将受到严峻挑战。
然而,对于这一“颠覆性发现”,包括英国著名物理学家史蒂芬·霍金、诺贝尔物理学奖得主丁肇中等在内的多数科学家持谨慎怀疑态度。一些科学家认为,相关研究可能出现误差或计算错误,也有人认为可能忽略了某些因素。
震惊世界的实验结果竟缘于操作失误
中微子超光速?光缆松了!
——选自即日《浙江日报》网络版。另,《联合早报》也有相关报道。
2012年02月24日17:38 [补记] 这是2011年11月22日日记中转载的内容:
中微子超光速再次获得验证
2011-11-20 12:09:45 来源:《参考消息》
【美国《科学美国人》月刊网站11月18日报道】题:中微子实验复核超光速现象
物理学家已经复核了此前发现的中微子超光速现象。这是一次引人注目的复核,确认了一项惊人的实验结果,但该领域大多数科学家仍然对宇宙速度极限是否真正被打破持怀疑态度。
今年9月,OPERA项目(乳胶寻迹设备的中微子振荡实验项目)的研究人员称,从欧洲核子研究中心(CERN)发射的中微子束跑完730公里路程的速度超过了光速。这个成为头条新闻的实验结果对爱因斯坦的相对论提出了挑战,因为相对论认为这是不可能的。
这一结果极具统计显著性,但按照作家兼天体物理学家卡尔·萨根的“非凡发现需要非凡证据”的名言,大多数物理学家都对此表示怀疑。
因此,今年10月,OPERA项目的研究人员请欧洲核子研究中心制造出一种更短的质子束,持续时间仅为3纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒),是上次实验中的质子束的约1/3000。目前,他们已经在新的数据运行过程中记录到20个中微子事例,达到了与第一次实验结果近似的统计显著性水平。
中微子再次比光束提前60纳秒到达意大利格兰萨索国家实验室。这一最新结果已于11月17日在arXiv预发表服务器上公布。
法国里昂核物理研究所的达里奥·奥蒂耶罗说:“这略好于此前的结果。”他还说,OPERA项目的大多数成员曾拒绝在最初的论文上签字,因为他们希望用更多时间来检验实验结果,不过现在他们已经全部签字。
德国汉堡大学的卡伦·哈格纳就是其中之一。她说,现在不但质子束的精确度得到了提高,而且统计分析也更强,还得到了OPERA项目中原研究小组以外成员的复核。哈格纳说:“我们获得了比原来多得多的信心。”
OPERA项目的研究人员希望,新结果将消除因质子束持续时间而产生的不确定性。但有人担心,此次实验在中微子束出发和到达时是使用全球定位系统(GPS)来校准时间的,而这种担心就没那么容易消除了。
两次实验中都使用到的GPS此前并未在高能粒子物理学领域经受过考验。哈格纳说,她希望用OPERA检测器的另一个部分来核对实验的时间测量结果。
对于OPERA项目的最新实验结果,位于美国伊利诺伊州巴达维亚的费米国家实验室MINOS项目(主注入器中微子振荡搜寻项目)发表了一项声明,称它正在对自己的计时系统进行升级以达到OPERA项目的精确度。MINOS可能最早于2012年初利用现有系统完成对OPERA实验结果的初步核对。
2011年11月22日23:17 [补记]
【英国《独立报》11月19日报道】题:光速再次被突破,爱因斯坦的理论受到质疑(记者史蒂夫・康纳)
一项实验显示,光速是可以被突破的,而这与理论物理学的一个基本原理相悖。于是,研究人员对这项实验的正确性进行了首次验证,结果与此前的实验一致。
科学家排除了一个可能会导致他们在实验中犯错的误差来源。今年9月,这些科学家宣布,一束亚原子粒子的运动速度略微超过光速。
他们重复了第一次实验。在实验中,他们从日内瓦附近的欧洲核子研究中心地下实验室向大约750公里之外的意大利格兰萨索国家实验室的地下粒子探测器发射中子脉冲,两者之间是坚硬的岩石。
在这次实验中,中子脉冲的持续时间被缩短了,从而消除了可能造成误差的一个源头。
在最初的实验中,脉冲持续1050万分之一秒。在验证实验中,研究人员将脉冲的持续时间缩短到大约3000分之一。
与第一次实验相同,验证实验发现,中子抵达意大利的速度比光速要快大约600亿分之一秒。
光速大约是每秒186282英里,被认为是任何物质可以达到的最大速度。
根据目前的物理定律,超过光速被认为是不可能的。
突破这一宇宙恒量将推翻爱因斯坦的狭义相对论,这一理论在一个多世纪的时间里主宰着理论物理学。
意大利核物理研究所所长、负责进行验证实验的Opera国际物理研究计划发言人费尔南多・费罗尼说:“如此精密、承载着物理学深奥意义的一次测量需要极其认真地进行。”
他说:“这次验证实验的积极成果使我们对这一结果更加自信,不过只有等到世界其他机构进行相似的测量后,才能最终得出定论。一个可能的系统性错误目前已经被排除,不过对错误的搜寻并未结束。”
物理学家目前正在等待美国费米实验室Minos项目组的其他研究人员对这项实验再次进行验证。如果实验成功,他们就可以撕掉他们的教科书了。英国萨里大学的吉姆・哈利利教授发誓,如果这项实验被验证是错误的,他就吃掉自己的平角短裤。
——选自 2011-11-201 《参考消息》
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