饶阳洗浴:光速最快?相對論受挑戰

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/05/07 06:41:49

光速最快?相對論受挑戰

国际研究团队表示,名为微中子的亚原子粒子移动速度比光速还快,可能推翻爱因斯坦相对论的定律。

研究员在瑞士欧洲核子研究中心(European Centre for Nuclear Research, CERN)和意大利实验室之间进行研究,发现「微中子」(neutrinos)移动速度为每秒30万6公里,比光速快每秒6公里。

OPERA实验发言人艾瑞迪塔多说:「这个结果完全出乎意料,我们希望测量微中子的速度,但我们没想到会发现特别的事物。」

他说:「我们对研究结果具有高度信心,我们不断检查和复查任何可能扭曲测量的因素,但什么也没找到。我们现在希望研究同仁独立检验。」

科学家在实验中利用光束产生无数微中子,使其从CERN横跨日内瓦附近的法国和瑞士边界,到730公里外的意大利格兰沙索(Gran Sasso)实验室。

艾瑞迪塔多表示,微中子抵达时间比光速早了60纳秒(nanoseconds,十亿分之一秒),误差不到10纳秒。

若获证实,此发现将动摇爱因斯坦1905年狭义相对论(special relativity),颠覆光速是一个「宇宙常数」,宇宙中没有任何物体速度比光速快的说法。

艾瑞迪塔多也说:「速度差异极小,但概念上极其重要,这项发现非常惊人,就目前而言,每人都应该非常审慎看待。」

 

粒子超光速 挑战相对论 欧实验发现 专家审慎

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负责今次实验的意大利国家实验室工作人员在中微子探测器内部检测。其外部为一个大球体,重1300吨。

【明报专讯】欧洲研究人员周四宣布,在实验中发现有「鬼粒子」之称的中微子,其速度能够比光速更快,挑战爱因斯坦「相对论」强调没有物质能够快过光速的物理学最根本定律之一,消息惹来国际物理学界议论纷纷,因为若发现属实,将改写人类对宇宙和时空的认识,甚至再掀时光旅行是否可行的争论。但无论是科学界还是负责今次研究的专家,都对今次实验得出的发现,持谨慎态度,希望全球科学家能共同探究原因,包括实验是否有错。

实验是由意大利格兰萨索(Gran Sasso)国家实验室,以及位于瑞士的全球最大粒子物理研究实验室「欧洲核子研究中心」(European Centre for Nuclear Research, CERN)合作进行。CERN在日内瓦附近的地下粒子加速器,会发射出能够贯穿地底的中微子,而意大利格兰萨索实验室,则利用一个名为OPERA的地下侦测装置,尝试「捕捉」这些中微子。宇宙中存在大量中微子(neutrino),但很难观测,因此有「鬼粒子」称号。

「鬼粒子」穿透力强 快光速0.0025%

经过3年实验努力,意大利研究员合共侦测到近1.6万个由CERN射来的中微子。研究员表示,两地相距730公里,理论上光要花2.3毫秒(1毫秒即千分一秒)才能跑完,但他们发现,射来的中微子,比光速还快了60纳秒(1纳秒即十亿分一秒),误差少于10纳秒。换言之,光速每秒为接近30万公里,但中微子每秒能比其跑多6公里;中微子比光速还要快0.0025%。

反复1.6万次 推翻爱因斯坦言之尚早

爱因斯坦20世纪初发表的「相对论」认为,没有任何物体的速度能超越光速,这成为当代物理学的重要基础。若真的证实这种超光速现象,整个物理学理论体系或许会因之重建。由于事关重大,科学界对今次超光速实验结果都持谨慎态度,《纽约时报》指出,物理学家的初步反应,都认为说「爱因斯坦错了」为时尚早,认为更有可能的是实验出了错。

参与实验的瑞士伯尔尼大学的伊拉蒂塔托(Antonio Ereditato)坦言,他和同事都对实验结果大感震惊,「虽然速度差异极小,但概念上极其重要」,他们反复观测到这现象近1.6万次,认为这观测结果站得住脚,才决定将其公开,而目的正是让同行帮助,仔细审视实验是否有漏洞。他说:「我们已不断检查和覆查(实验中)任何可能扭曲测量的因素,但什么也没找到。我的梦想是另有独立实验发现相同的事,那我就安心了。」

 

重燃时光旅行期望

【明报专讯】中微子专家韦伯(Alfons Weber)指出,即使欧洲专家今次中微子超光速的实验结果属实,也不代表爱因斯坦相对论被完全推翻,就像牛顿引力定律,虽被相对论证明并不太正确,但仍能解释很多星体活动,足以让人类发展火箭上太空。不过新发现必颠覆当代物理学基本概念,甚至重燃时光旅行的讨论。爱因斯坦曾说,若能以比光更快的速度去传递信息,我们就有可能「给过去的自己发电报」。

专家解释,若中微子真的能超光速,可能性有二,要么是光速并非速度的极限,要么是粒子能够「走快捷方式」,能比光更快到达目的地。复杂点说,这就是宇宙不只是我们常识所能认知的四维世界(即时间和三维空间),而是有第5甚至第6维空间的存在。物理学近几十年发展的弦理论(即物质最基本的构成并非粒子,而是比粒子更细的弦),却显示宇宙可能有9维空间甚至更多,这些空间仅存于极微观的尺度,常人根本无法理解,但极微细粒子(或弦)却有辨法通过。科幻小说家最爱说的虫洞(wormholes)超光速旅行理论,也与此有关,只是以人类的能力,到可见将来都不可能实现这种时光之旅。

 

曾参与大亚湾中微子探测 港教授:既兴奋又怀疑

【明报专讯】「非凡的发现,必须要有非凡的证据。」对于欧洲科学家声称可能发现超光速粒子,物理学界在兴奋之余,最多人的反应,就是这句科学研究的金科玉律,强调必须审慎核证。美国中微子物理学家郑章基(Chang Kee Jung)甚至怀疑,实验存在系统性错误,才得出如此结果。他半说笑半认真地说﹕「我不敢拿妻儿作赌注,因为他们肯定不满发癫,但我敢拿我的房子作注码(赌实验搞错了)。」

房子作注 不信误差10纳秒

他解释,实验中的中微子,是利用瑞士CERN的粒子加速器,藉着中子撞击而生成的,而整项实验最困难之处,就是如何准确量度中微子生成的一刻,到抵达意大利侦察装置的时间,具体计时必须借助GPS定位系统,而GPS的量度方法,理论上可能有数十纳秒的不确定性,「我很好奇他们怎能得出『只有10纳秒』的误差」。

香港物理学界昨天亦对消息议论纷纷。参与大亚湾核电站附近兴建中微子振荡探测器的3名本港大学物理学教授接受本报访问,有表示对发现感到兴奋,但亦有表示怀疑。专门研究相对论和粒子物理的香港中文大学物理学教授朱明中称,他昨日上班途中得知消息,回校后也与部分同事讨论,亦收到不少外国朋友的电邮查询,他已下载相关研究报告详细了解。

报告用辞慎 指须同行分析

朱教授指出,有关报告用辞十分小心,没有明确确认发现超光速物质,并表明须要同行合作分析跟进。问到今次研究结果是否挑战「相对论」,朱教授说,「相对论」的核心之一是能量、质量与速度的关系,也就是大家熟知的E=mc2,如果速度一环受到挑战,其它恒定单位也要改变。

港大物理学系助理教授潘振声则形容,他对这次研究发现是「一半兴奋,一半质疑」,但由于今次研究的科学家,都是甚有经验和「正经」的科学家,也有详细研究报告,有一定可信性,现在外界主要会分析测试的过程,有没有重大误差或其它被忽略的细节。潘教授预计,随着今次消息,物理学界将会有很多相关研究展开,以其它角度或实验进行验证。

同样参与大亚湾测试的港大物理系副教授梁干庄,质疑欧专家的研究结果,因为物质超光速令人太震惊,以往很多实验都证实了「相对论」。他指出,实验可以有不为人知的问题,有必要进行更多类似实验引证「发现」。