圖：科學(xué)家宣布CERN發(fā)射的微中子以超光速抵達(dá)意大利的一個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室，消息一經(jīng)宣布便吸引了全世界關(guān)注的目光。

網(wǎng)易探索9月27日?qǐng)?bào)道 過去，只有謠言的傳播速度能夠超過光速?，F(xiàn)在，似乎還有一種物質(zhì)的速度超過光速，這就是微中子。幾天前，參與Opera實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)家宣布他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)微中子的速度超過光速。如果得到證實(shí)，作為物理學(xué)基石的愛因斯坦相對(duì)論將面臨挑戰(zhàn)，物理學(xué)的歷史也將從此改寫。但由于這一發(fā)現(xiàn)尚未最終得到證實(shí)，科學(xué)家還應(yīng)該抱著一種慎之又慎的態(tài)度。

微中子超光速？

9月23日，整個(gè)物理學(xué)界的目光投向法國里昂核物理研究所的達(dá)里奧·奧蒂耶羅身上。當(dāng)時(shí)，奧蒂耶羅當(dāng)著一群心存懷疑的物理學(xué)家的面，介紹一個(gè)全新的“速度怪獸”——亞原子粒子微中子。根據(jù)他描述的最近進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，微中子的速度超過光速。1905年，愛因斯坦的相對(duì)論將光速定為宇宙速度極限。

奧蒂耶羅的研究小組表示，日內(nèi)瓦歐洲核子研究組織（以下簡稱CERN）一臺(tái)粒子加速器發(fā)射的微中子以超過光速的速度抵達(dá)意大利格蘭薩索的一個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室，二者之間的距離為454英里（約合730公里）。計(jì)算結(jié)果顯示微中子的速度比光快60納秒（1納秒等于10億分之一秒）。奧蒂耶羅對(duì)CERN的物理學(xué)家表示：“我們無法用系統(tǒng)誤差解釋這一發(fā)現(xiàn)。測(cè)算結(jié)果表明微中子的速度超過光速。”

據(jù)奧蒂耶羅透露，他的研究小組用了6個(gè)月時(shí)間試圖解釋微中子超光速的發(fā)現(xiàn)，但最終以無果告終。鑒于這一發(fā)現(xiàn)將撼動(dòng)物理學(xué)的基石，試圖用任何理論解釋這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是一種不適當(dāng)?shù)淖龇?。他說：“今天，我們只是將這一異常發(fā)現(xiàn)告訴你們。”

在愛因斯坦描繪的物理世界，光速是一切物質(zhì)的速度極限。超光速意味著時(shí)間旅行將成為一種可能，但這又是絕大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為的不可能之事。一個(gè)世紀(jì)以來，愛因斯坦的相對(duì)論一次又一次得到驗(yàn)證。已故康奈爾大學(xué)天文學(xué)家卡爾·薩根曾說過：“非凡的結(jié)論需要非凡的證據(jù)。”CERN理論家阿爾瓦羅·德·魯尤拉表示：“這是一項(xiàng)令人震驚的結(jié)論。我們應(yīng)該自問什么地方出現(xiàn)紕漏，這才是一種正確的態(tài)度。”

大多數(shù)人不相信

在獲知這一結(jié)論之后，CERN的物理學(xué)家陷入極大興奮之中。麻省理工學(xué)院的諾貝爾獎(jiǎng)得主丁肇中向他們通過非常仔細(xì)的研究工作取得的發(fā)現(xiàn)表示祝賀。但在興奮過后，持懷疑論者也提出了一系列有關(guān)細(xì)節(jié)方面的疑問。例如，這些科學(xué)家如何在測(cè)量CERN與格蘭薩索實(shí)驗(yàn)室之間的距離時(shí)精確到20厘米？如何將GPS數(shù)據(jù)擴(kuò)展到地下？在此過程中，他們是否考慮月球位置以及地殼上的潮汐活動(dòng)等因素？

最近的物理學(xué)和天文學(xué)歷史出現(xiàn)了大量可疑數(shù)據(jù)的報(bào)告，認(rèn)為可能存在新粒子或者新行星，如果得到驗(yàn)證，將改變我們對(duì)世界的認(rèn)知，但隨著更多相關(guān)數(shù)據(jù)的出現(xiàn)或者在進(jìn)行仔細(xì)檢驗(yàn)之后，這些結(jié)論土崩瓦解。絕大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為微中子超光速的這一發(fā)現(xiàn)也會(huì)迎來同樣的命運(yùn)。

微中子仍是宇宙中的一個(gè)迷團(tuán)。它們是詭異的亞原子世界中最怪異的“居民”之一。這種亞原子并不可見，能夠穿透墻壁和行星，就像風(fēng)穿過屏門一樣。此外，它們的形態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。微中子有3種形態(tài)，能夠在移動(dòng)時(shí)從一種形態(tài)變成另一種形態(tài)。

揭秘實(shí)驗(yàn)過程

奧蒂耶羅和他的同事試圖在實(shí)驗(yàn)中對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)。他們進(jìn)行的大型微中子震蕩實(shí)驗(yàn)Opera共有來自11個(gè)國家的160名物理學(xué)家參與，主要來自日本和意大利。Opera實(shí)驗(yàn)立基于格蘭薩索實(shí)驗(yàn)室，這是一個(gè)地下物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，進(jìn)行需要屏蔽宇宙射線的實(shí)驗(yàn)。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)從CERN一座建筑內(nèi)的一罐氫氣開始。來自這個(gè)罐子的氫原子被剝離電子，成為裸質(zhì)子，而后借助一系列粒子加速器加速，最近進(jìn)入大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的主環(huán)。形象地說，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)就是所有這些粒子加速器的母親。在Opera實(shí)驗(yàn)中，一些質(zhì)子的能量狀態(tài)變成居間能量態(tài)，以10微秒脈沖的形式轟擊一個(gè)石墨目標(biāo)，產(chǎn)生脈沖介子。介子隨后衰變成微中子，微中子朝著格蘭薩索的方向消失在地球中，最后抵達(dá)格蘭薩索實(shí)驗(yàn)室的微中子穿過鉛磚和照相乳劑。

從理論上說，在這段用時(shí)幾毫秒的旅途中，一些微中子會(huì)從μ介子微中子變成τ介子微中子。Opera實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)就是研究這種形態(tài)變化。3年時(shí)間里，研究人員在探測(cè)器的幫助下記錄下大約1.6萬個(gè)微中子，但其中的τ介子微中子只有一個(gè)。伯爾尼大學(xué)的安東尼奧·埃雷迪塔托表示，測(cè)量微中子速度只是一個(gè)次要目的。他說：“我們希望發(fā)現(xiàn)一些τ介子微中子，以博得觀眾的掌聲。”

被指“世紀(jì)謠言”

過去，科學(xué)家使用郵寄方式彼此寄送期刊文章和信件，對(duì)存在爭議的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)的過程往往都在悄無聲息中進(jìn)行?，F(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)改變了這一切。隨著奧蒂耶羅在CERN的講話和Opera實(shí)驗(yàn)組的一篇文章在網(wǎng)上出現(xiàn)，頓時(shí)謠言四起，博客上也出現(xiàn)大量帖子，一篇博客將其稱之為“世紀(jì)謠言”。

CERN以及外界的一些物理學(xué)家對(duì)整個(gè)過程感到不滿，他們指出意大利實(shí)驗(yàn)室為一項(xiàng)尚未得到證實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果增加了太多砝碼，而進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的研究小組并非隸屬于CERN。普林斯頓高等研究院的粒子理論學(xué)家尼瑪·阿卡尼-哈默德在電子郵件中說：“在進(jìn)行更多研究工作以驗(yàn)證這一發(fā)現(xiàn)前，根本沒有必要公布新聞稿或者相關(guān)科學(xué)論文。他們自稱希望物理學(xué)界對(duì)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。即使抱著這樣一種想法，他們也應(yīng)該采取其他更謹(jǐn)慎的方式，比如召集同行展開討論。”

CERN負(fù)責(zé)人羅爾夫·迪特爾·霍耶爾表示：“我比較贊同在CERN舉行研討會(huì)的做法，因?yàn)镃ERN有責(zé)任提供協(xié)助，請(qǐng)求物理學(xué)界的同行對(duì)他們的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估。”2007年，物理學(xué)家就曾通過Minos（主注入器微中子振蕩搜尋實(shí)驗(yàn)的英文縮寫）實(shí)驗(yàn)測(cè)量微中子的速度。倫敦大學(xué)學(xué)院的詹妮·托馬斯說，Minos實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟?到6個(gè)月時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更為精確的測(cè)量。她在提到Opera實(shí)驗(yàn)組時(shí)指出：“他們盡了自己的最大努力。我們將重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)他們的發(fā)現(xiàn)。”（來源：《紐約時(shí)報(bào)》 編譯：shooter）