本周全世界陷入一片爭(zhēng)論，原因是一組科學(xué)家宣稱他們探測(cè)到從CERN設(shè)備發(fā)出的中微子束的運(yùn)行速度似乎超越了光速

　　這是里昂法國國家物理研究所達(dá)里奧·奧替洛在周五舉辦的發(fā)布會(huì)上向滿腹狐疑的同行們解釋此次中微子實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

上周五，歐洲科學(xué)家宣稱發(fā)現(xiàn)一種運(yùn)動(dòng)速度比光速還快的亞原子微粒。而根據(jù)愛因斯坦在1905年提出的狹義相對(duì)論，光速是自然界的速度極限，是不可超越的。一時(shí)間歐洲科學(xué)家的這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了廣泛關(guān)注。美國《紐約時(shí)報(bào)》近日刊文稱，盡管有諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中教授的贊譽(yù)，稱這一小組的工作是“非常認(rèn)真的”。但是歐洲CERN項(xiàng)目組下一大群頂尖物理學(xué)家們卻似乎并不買賬。而美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室也將進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。以下為文章全文：

　　曾幾何時(shí)，全世界唯一能傳播比光還快的是小道消息�，F(xiàn)在，感謝國際互聯(lián)網(wǎng)，消息更是能在瞬間傳遞至全球的每一個(gè)角落。就在上周五，全世界都看到了位于里昂的法國國家物理研究所達(dá)里奧·奧替洛(Dario Autiero)當(dāng)著一屋子滿臉狐疑的物理學(xué)家們侃侃而談他們有關(guān)發(fā)現(xiàn)一種名為中微子的亞原子粒子具有超越光速的運(yùn)動(dòng)速度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在他們最近進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)中微子的運(yùn)動(dòng)速度似乎超過了光速，而根據(jù)愛因斯坦在1905年提出的狹義相對(duì)論，光速是自然界的速度極限，是不可超越的。

　　不可思議的發(fā)現(xiàn)

　　根據(jù)奧替洛博士研究小組的說法，他們檢測(cè)到從歐洲核子中心(CERN)發(fā)出的中微子束在穿越454英里(約合730公里)的距離抵達(dá)位于意大利格蘭·薩索(Gran Sasso)的接收裝置，在這一過程中，中微子束所花費(fèi)的時(shí)間比光速飛行情況下似乎還快了60納秒。這就意味著這些中微子的運(yùn)行速度比光還快了100萬分之25。奧替洛博士告訴這些滿肚懷疑的物理學(xué)家們：“我們無法用系統(tǒng)誤差來解釋這一現(xiàn)象，因此這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果所反映的是一次超越光速的案例。”

　　他說他和他的小組已經(jīng)花費(fèi)6個(gè)月試圖排除這一看似不可能的結(jié)果，但是卻毫無辦法。而當(dāng)談及這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將會(huì)對(duì)物理學(xué)帶來的危機(jī)時(shí)，他說現(xiàn)在還不能對(duì)這一結(jié)果做出任何理論上的解讀。他說：“我們今天僅僅是向各位通報(bào)這樣一次異�，F(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。”

　　初看起來這一超光速的數(shù)值非常微小，但是即便是對(duì)光速最微小的超越也是愛因斯坦所描述的世界中所不允許存在的。超光速運(yùn)行同時(shí)還打開了時(shí)光旅行的大門，而這是大多數(shù)物理學(xué)家都認(rèn)為不可能發(fā)生的事。

　　相對(duì)論在過去一個(gè)世紀(jì)中已經(jīng)接受反復(fù)的驗(yàn)證都被證明是正確的。而正如已故康奈爾大學(xué)天文學(xué)家卡爾·薩根教授所說：不同凡響的發(fā)現(xiàn)需要不同凡響的證明。CERN理論物理學(xué)家埃爾瓦多·盧珠拉(Alvaro de Rujula)說：“這將是一個(gè)重大的事件，因此正確的態(tài)度應(yīng)該是去查找是否有可能使什么地方出錯(cuò)了？”

　　質(zhì)疑聲不斷

　　盡管有諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中教授的贊譽(yù)，稱這一小組的工作是“非常認(rèn)真的”。但是CERN項(xiàng)目組下一大群頂尖物理學(xué)家們卻似乎并不買賬。他們仔細(xì)審查著這一結(jié)果，詢問一些細(xì)節(jié)性的問題，比如研究小組究竟是如何得到他們宣稱的精度優(yōu)于20厘米的距離數(shù)值的？使用GPS數(shù)據(jù)測(cè)量得到的話有沒有考慮優(yōu)于月球引潮力引發(fā)的地殼隆起效應(yīng)呢？

　　其實(shí)反觀近現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)，不斷有科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)或觀測(cè)中注意到一些似乎很反常的數(shù)據(jù)或新的行星信號(hào)，而這樣的事件一旦被證實(shí)，每一次都可以改變我們對(duì)于世界的看法，或者更多的，這些反常信號(hào)隨著更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得而被證實(shí)只是誤報(bào)�，F(xiàn)在大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為這一事件和之前發(fā)生過的諸多類似事件非常相似。而現(xiàn)在對(duì)于這一事件比較流行的態(tài)度可以用一部卡通片很好的進(jìn)行比喻，在這部卡通片中，主人公喜歡針對(duì)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)打賭，并且每次都押這些新發(fā)現(xiàn)其實(shí)是錯(cuò)誤的，這樣做的結(jié)果是他最后成了富翁。

　　對(duì)于人類而言，中微子依舊是一個(gè)謎。它們幾乎是神秘莫測(cè)的量子亞原子世界中最詭異的成員。它們幾乎不和常規(guī)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，對(duì)于它們而言幾乎一切都是“透明”的，它們可以任意穿過墻壁，甚至任意穿過行星或者太陽，就像微風(fēng)穿過百葉窗。甚至它們還會(huì)變形。在飛行過程中它們可以轉(zhuǎn)變形態(tài)，這讓它看上去出發(fā)時(shí)是一種粒子，等過了一段時(shí)間之后又變成了另一種粒子。這種現(xiàn)象稱為中微子的“震蕩”，而這正是奧替洛博士和他的小組進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)的目的。

　　無心之作

　　他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)備名字很拗口，叫做“中微子乳化劑震蕩追蹤設(shè)備”，簡(jiǎn)稱“OPERA”，這是用于長基線中微子振動(dòng)搜索的大塊鉛和感光乳劑接收器。該項(xiàng)目集中了來自11個(gè)國家的160位物理學(xué)家，其主要成員來自日本和意大利。這一設(shè)備位于格蘭·薩索實(shí)驗(yàn)室，這是一個(gè)地下物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，可以進(jìn)行那些需要對(duì)宇宙射線進(jìn)行屏蔽的實(shí)驗(yàn)。

　　整個(gè)實(shí)驗(yàn)工作的第一步始于位于法國-瑞士邊境的CERN內(nèi)部一個(gè)充滿氫氣的大罐子。最后氫原子們被剝奪了電子，成為一個(gè)“裸原子核”，其實(shí)就是一顆質(zhì)子。隨后這些質(zhì)子被一系列加速器進(jìn)行接力加速，最后進(jìn)入大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行，形象的說，這是所有加速器之母。

　　在實(shí)驗(yàn)中，一些質(zhì)子被以10微秒的脈沖形式射向一個(gè)石墨靶標(biāo)并產(chǎn)生一束介子脈沖。這些介子很快衰變成為中微子，并穿越地層抵達(dá)格蘭·薩索的探測(cè)器。在這里，大塊鉛和感光乳劑接收器可以感知中微子的抵達(dá)。

　　根據(jù)現(xiàn)有理論，在從CERN飛抵OPERA設(shè)備的數(shù)毫秒間，其中一部分中微子將發(fā)生震蕩變形，從μ中微子變?yōu)?tau;中微子。而OPERA設(shè)備的目標(biāo)正是對(duì)這種變形進(jìn)行研究：在過去的3年間，這里的研究人員們一共報(bào)告記錄到1.6萬個(gè)中微子，但其中僅檢測(cè)出一例τ中微子。

　　OPERA項(xiàng)目合作主席，瑞士伯爾尼大學(xué)的安東尼奧·艾瑞迪塔托(Antonio Ereditato)解釋說，測(cè)量中微子的速度僅僅是這一研究項(xiàng)目的“副產(chǎn)業(yè)”。他說：“而現(xiàn)在看來，它一下子成了主產(chǎn)業(yè)了。要知道我們的初衷只是想看看有沒有τ中微子而已。”說到這里時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的聽眾中發(fā)出一陣善意的哄笑。

　　驗(yàn)證即將開始

　　在過去，物理學(xué)家們通過書信郵寄各自的論文給同行評(píng)閱審核，這樣對(duì)于某一新發(fā)現(xiàn)的質(zhì)疑和檢查是“安安靜靜”的發(fā)生的，但是互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)改變了這一切。上周四晚上，當(dāng)OPERA小組將他們的論文掛到互聯(lián)網(wǎng)上之后，全世界一下子陷入喧鬧聲中，無數(shù)的謠言和博客文章涌現(xiàn)出來。而其中更有一篇博客文章毫不留情的直接稱之為“世紀(jì)謊言。”

　　而一些物理學(xué)家，不管是CERN組織內(nèi)部還是外部的都有，他們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室對(duì)于這一不成熟的結(jié)果投入了過多的關(guān)注，而這個(gè)小組甚至都不屬于CERN項(xiàng)目組的一部分。尼瑪·阿卡尼-哈馬德(Nima Arkani-Hamed)便是其中一位。他是一位普林斯頓高等學(xué)術(shù)研究所的粒子物理學(xué)家，他在一份電子郵件中指出：“實(shí)在沒有必要專門開什么新聞發(fā)布會(huì)，甚至沒有必要發(fā)什么論文。這些事情應(yīng)當(dāng)在他們進(jìn)行更多的工作，獲取更多可靠數(shù)據(jù)之后再進(jìn)行。他們現(xiàn)在聲稱是希望學(xué)界同行幫助他們檢驗(yàn)這一結(jié)果，那好吧，如果真是那樣，他們只要和其它物理學(xué)家在談話時(shí)提一下便可以做到。”

　　拉爾夫-德特·豪恩(Rolf-Dieter Heuer)是CERN項(xiàng)目常務(wù)主席，他在一份電子郵件中寫道：“我批準(zhǔn)在CERN舉辦那次研討會(huì)，因?yàn)檫@是像CERN這樣的實(shí)驗(yàn)室的責(zé)任，讓我們的合作方有機(jī)會(huì)向整個(gè)科學(xué)界求助，幫助驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”

　　而這樣的驗(yàn)證現(xiàn)在馬上就要開始進(jìn)行了。在2007年時(shí)，另一名為“米諾斯”(Minos)的項(xiàng)目，即美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室的“主注入器中微子振蕩搜尋”也曾經(jīng)進(jìn)行過對(duì)中微子速度的測(cè)量工作。倫敦大學(xué)學(xué)院的詹尼·托馬斯(Jenny Thomas)表示，在未來4~6個(gè)月內(nèi)，米諾斯設(shè)備將再次進(jìn)行更加精確的驗(yàn)證性測(cè)試。

　　對(duì)于OPERA小組的工作，托馬斯教授評(píng)價(jià)說：“他們已經(jīng)盡力了，當(dāng)我們進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)，重?fù)?dān)現(xiàn)在已經(jīng)壓到了我們的肩上。”