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

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

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

　　曾幾何時，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里奧·奧替洛(Dario Autiero)當著一屋子滿臉狐疑的物理學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動速度的實驗結(jié)果。在他們最近進行的一項實驗中，他們發(fā)現(xiàn)中微子的運動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，中微子束所花費的時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，因此這一實驗結(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6個月試圖排除這一看似不可能的結(jié)果，但是卻毫無辦法。而當談及這項實驗結(jié)果將會對物理學帶來的危機時，他說現(xiàn)在還不能對這一結(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。超光速運行同時還打開了時光旅行的大門，而這是大多數(shù)物理學家都認為不可能發(fā)生的事。

　　相對論在過去一個世紀中已經(jīng)接受反復的驗證都被證明是正確的。而正如已故康奈爾大學天文學家卡爾·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理論物理學家埃爾瓦多·盧珠拉(Alvaro de Rujula)說：“這將是一個重大的事件，因此正確的態(tài)度應該是去查找是否有可能使什么地方出錯了？”

　　質(zhì)疑聲不斷

　　盡管有諾貝爾獎獲得者丁肇中教授的贊譽，稱這一小組的工作是“非常認真的”。但是CERN項目組下一大群頂尖物理學家們卻似乎并不買賬。他們仔細審查著這一結(jié)果，詢問一些細節(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)的地殼隆起效應呢？

　　其實反觀近現(xiàn)代物理學的發(fā)現(xiàn)，不斷有科學家在實驗或觀測中注意到一些似乎很反常的數(shù)據(jù)或新的行星信號，而這樣的事件一旦被證實，每一次都可以改變我們對于世界的看法，或者更多的，這些反常信號隨著更多實驗數(shù)據(jù)的獲得而被證實只是誤報�，F(xiàn)在大多數(shù)物理學家認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行比喻，在這部卡通片中，主人公喜歡針對新的科學發(fā)現(xiàn)打賭，并且每次都押這些新發(fā)現(xiàn)其實是錯誤的，這樣做的結(jié)果是他最后成了富翁。

　　對于人類而言，中微子依舊是一個謎。它們幾乎是神秘莫測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，對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，就像微風穿過百葉窗。甚至它們還會變形。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)時是一種粒子，等過了一段時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行這一實驗的目的。

　　無心之作

　　他們的實驗設(shè)備名字很拗口，叫做“中微子乳化劑震蕩追蹤設(shè)備”，簡稱“OPERA”，這是用于長基線中微子振動搜索的大塊鉛和感光乳劑接收器。該項目集中了來自11個國家的160位物理學家，其主要成員來自日本和意大利。這一設(shè)備位于格蘭·薩索實驗室，這是一個地下物理學實驗中心，可以進行那些需要對宇宙射線進行屏蔽的實驗。

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

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

　　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)備的目標正是對這種變形進行研究：在過去的3年間，這里的研究人員們一共報告記錄到1.6萬個中微子，但其中僅檢測出一例τ中微子。

　　OPERA項目合作主席，瑞士伯爾尼大學的安東尼奧·艾瑞迪塔托(Antonio Ereditato)解釋說，測量中微子的速度僅僅是這一研究項目的“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。”說到這里時現(xiàn)場的聽眾中發(fā)出一陣善意的哄笑。

　　驗證即將開始

　　在過去，物理學家們通過書信郵寄各自的論文給同行評閱審核，這樣對于某一新發(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“世紀謊言。”

　　而一些物理學家，不管是CERN組織內(nèi)部還是外部的都有，他們認為實驗室對于這一不成熟的結(jié)果投入了過多的關(guān)注，而這個小組甚至都不屬于CERN項目組的一部分。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術(shù)研究所的粒子物理學家，他在一份電子郵件中指出：“實在沒有必要專門開什么新聞發(fā)布會，甚至沒有必要發(fā)什么論文。這些事情應當在他們進行更多的工作，獲取更多可靠數(shù)據(jù)之后再進行。他們現(xiàn)在聲稱是希望學界同行幫助他們檢驗這一結(jié)果，那好吧，如果真是那樣，他們只要和其它物理學家在談話時提一下便可以做到。”

　　拉爾夫-德特·豪恩(Rolf-Dieter Heuer)是CERN項目常務主席，他在一份電子郵件中寫道：“我批準在CERN舉辦那次研討會，因為這是像CERN這樣的實驗室的責任，讓我們的合作方有機會向整個科學界求助，幫助驗證他們的實驗結(jié)果。”

　　而這樣的驗證現(xiàn)在馬上就要開始進行了。在2007年時，另一名為“米諾斯”(Minos)的項目，即美國費米國家實驗室的“主注入器中微子振蕩搜尋”也曾經(jīng)進行過對中微子速度的測量工作。倫敦大學學院的詹尼·托馬斯(Jenny Thomas)表示，在未來4~6個月內(nèi)，米諾斯設(shè)備將再次進行更加精確的驗證性測試。

　　對于OPERA小組的工作，托馬斯教授評價說：“他們已經(jīng)盡力了，當我們進行重復驗證性實驗時，重擔現(xiàn)在已經(jīng)壓到了我們的肩上。”