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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 物理學(xué)家解釋超光速中微子:或因衛(wèi)星測(cè)量誤差 [打印本頁(yè)]

作者: 上帝 時(shí)間: 2011-10-18 11:50
標(biāo)題: 物理學(xué)家解釋超光速中微子:或因衛(wèi)星測(cè)量誤差

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物理學(xué)家解釋超光速中微子:衛(wèi)星或致64納秒誤差

　　新浪科技訊北京時(shí)間10月18日消息，超光速中微子存在意味著愛因斯坦的推測(cè)是錯(cuò)誤的。至少自從科研人員在意大利通過OPERA試驗(yàn)提出中微子比我們認(rèn)為的早到60納秒后，這就一直是一些非常受歡迎的新聞媒體喜歡談?wù)摰脑掝}。對(duì)這一異常結(jié)果非常感興趣的科學(xué)家從此開始尋找更準(zhǔn)確的答案。該消息宣布3周后，arxiv網(wǎng)站的預(yù)印版上粘貼出80多種解釋。雖然一些人提出新物理學(xué)的可能性，例如中微子在額外維中穿行，或者特定能量的中微子的運(yùn)行速度比光更快，但是很多人為這項(xiàng)試驗(yàn)提出創(chuàng)新性更少的解釋。
　　有關(guān)超光速的解釋，最早出現(xiàn)的一個(gè)反對(duì)理由來自于一項(xiàng)天體物理學(xué)研究。1987年，一顆強(qiáng)大的超新星產(chǎn)生的大量光和中微子涌向地球。雖然中微子探測(cè)器觀察到這種微粒比光早到大約3小時(shí)，但是很有可能是這種超輕粒子先開始向地球方向飛來。中微子很難與物質(zhì)產(chǎn)生互動(dòng)，它相對(duì)比較容易從爆炸的恒星核里逃逸出來，而光子會(huì)被多種元素吸收并重新發(fā)射出來，它從恒星核里逃逸出來需要更長(zhǎng)時(shí)間。如果OPERA試驗(yàn)得出的結(jié)果與觀測(cè)結(jié)果一樣，科學(xué)家認(rèn)為中微子應(yīng)該比光早到超過4年時(shí)間。
　　其他科學(xué)家已經(jīng)把這一超光速結(jié)果應(yīng)用到采用標(biāo)準(zhǔn)物理模型的任務(wù)中，這種模型用來描述所有亞原子粒子以及它們之間的互動(dòng)。據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物理模型顯示，能量足夠高的中微子應(yīng)該能夠通過被稱作科恩-格拉肖噴射(Cohen-Glashow emission)的過程產(chǎn)生虛擬電子對(duì)。正如諾貝爾獎(jiǎng)得主格拉肖和他的同事們?cè)谝黄撐睦锏慕忉專@些噴射物將會(huì)逐漸耗盡超光速中微子產(chǎn)生的能量，導(dǎo)致它們的運(yùn)行速度放慢下來。
　　理論物理學(xué)家馬特-施特拉斯勒也在他的博客上說，標(biāo)準(zhǔn)物理模型的特性表明，要讓中微子的運(yùn)行速度比光快，電子也要這樣。但是如果電子中微子以O(shè)PERA試驗(yàn)提出的速度運(yùn)行，那么電子至少也應(yīng)該比光速快十億分之一。很多試驗(yàn)已經(jīng)確定電子的理論極限，這很好地排除了上述假設(shè)。OPERA科研組利用GPS衛(wèi)星精確測(cè)量探測(cè)器與歐洲粒子物理研究所的粒子束之間的730公里的距離，該研究所正是產(chǎn)生中微子的地方。然而根據(jù)狹義相對(duì)論，如果兩名觀察員向彼此靠近，將會(huì)得出略微不同的結(jié)論。
　　由于衛(wèi)星是在圍繞地球運(yùn)行，中微子源和探測(cè)器的位置會(huì)不斷發(fā)生變化。據(jù)該論文說，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致64納秒的誤差，幾乎與OPERA科研組的觀察結(jié)果接近。最終，物理學(xué)界還需要花費(fèi)大量時(shí)間，并獲得大量學(xué)術(shù)知識(shí)，才能為該科研組得出的結(jié)果提供真正的解釋。在此之前，激烈的爭(zhēng)論可能會(huì)一直持續(xù)下去。(秋凌)

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