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中微子的超光速运动

时间:2022-02-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:以往,人们认为中微子的静质量为零。并将自旋为1/2的费米子分为两类,即:亚光速运动的狄拉克粒子和超光速运动的中微子,前者保持宇称守恒,而后者破坏宇称守恒。结果显示,中微子跑过这段距离的时间比光速还快了60纳秒 。直至2012年3月末,历时半年之久的 “超光速中微子”事件接近了尾声。他们的辞职源于同事们对他们在 “超光速中微子”实验中的表现不满。
中微子的超光速运动_超光速的诱惑

研究原子核β衰变时理论上预言存在一种不带电的中性微粒子——中微子。以往,人们认为中微子的静质量为零。但近些年规范理论的发展,理论上允许它不为零,而不少实验物理学家宣布他们已测到了中微子的静质量。尽管这些实验并未被普遍承认,但中微子可能有静质量的问题一直成为物理学家和天体物理学家所关心的问题之一。并由此引出宇宙中的暗物质问题,按宇宙原初核合成理论来分析天文观测所得到的宇宙中物质的平均密度表明:宇宙中存在着占总质量90%以上的非重子暗物质。从量子物理的角度看来,有物理学家认为,如果中微子具有普通物质的静质量,那就会与宇称不守恒矛盾。由于中微子质量测量极困难,因此精度和置信度一直都不高,但2000年的中微子静质量测量的全球平均值对于电子中微子υe和μ子中微子υμ分别为:

m2(电子伏)=-2.5±3.3电子伏2,m2(υμ)=-0.016± 0.023兆电子伏2

物理学家大都并不重视这个负数,只有少数几个人如Chodos和张操等认为:这里面或许暗藏着超光速禁果!张操还与复旦大学资深教授倪光炯合作,类似于狄拉克方程建立了超光速方程。并将自旋为1/2的费米子分为两类,即:亚光速运动的狄拉克粒子和超光速运动的中微子,前者保持宇称守恒,而后者破坏宇称守恒。

2011年9月进行的一项实验中,意大利格兰萨索国家实验室下属的一个名为 “奥普拉”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730千米。结果显示,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)。

这样一个消息顿时引起世界轰动。直至2012年3月末,历时半年之久的 “超光速中微子”事件接近了尾声。作为“尾声”的一个标志性事件是,两名 “奥普拉”(OPERA)研究团队领导引咎辞职。一位是法国里昂大学的安东尼奥·埃雷迪塔托,他此前在研究团队中任发言人一职;一位是瑞士伯尔尼大学的达里奥·奥蒂耶罗,他在团队中的角色是物理学协调人。

奥普拉团队协调人奥蒂耶罗奥普拉 (左)与发言人埃雷迪塔托 (右)

据美国 《科学》杂志报道,做 “超光速中微子”实验的团队“奥普拉”(OPERA)的各个领导者不久前做了一次投票,他们中有16人对上述两位投出反对票,13位支持,另外7位弃权。尽管按照团队的规定,在反对票占到三分之二以上时才能开除领导者,但埃雷迪塔托在看到投票结果以后马上表示了辞职,奥蒂耶罗也在第二天辞职。

他们的辞职源于同事们对他们在 “超光速中微子”实验中的表现不满。对埃雷迪塔托的不满在于他的管理方式,而对奥蒂耶罗的不满则直指测量本身。这二位科学界勇敢的禁果尝食者就这样被逐出了物理学的 “伊甸园”。

前面我们在介绍爱丁顿利用日全食验证爱因斯坦的光线弯曲时谈到,我们只需认识到科学知识中不可避免地会有社会 (人为)建构的成分,就很容易理解爱丁顿当年为什么要那样宣布了他的观测结果,而没有人去追究结果的真实性呢?同样当今 “正统”相对论的传人,为什么如此反对超光速实验的结果,挖空心思地去寻找试验的 “漏洞”,以致迫使实验者离开物理学的 “伊甸园”!这难道就没有社会人为的建构成分吗?60纳秒全归结为GPS转换接点的故障?谁又再去精密验证?现代 “正统”传人利用他们的地位和影响,让所有舆论成为 “单向膜”,不利于他的全力搅和,最后总有 “一定概率”落入到他们所希望的结果。这大概也是测不准关系的 “新应用”。

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