如果您错过了新闻,一个物理学家团队在九月份报告称,被称为中微子的微小亚原子粒子可能违反了爱因斯坦狭义相对论设定的宇宙速度极限。这些研究人员在一个名为 OPERA 的实验中工作,将中微子束穿过地壳,从位于日内瓦附近的粒子物理实验室 CERN 发射到意大利拉奎拉的格兰萨索国家实验室,这是一个地下物理实验室。根据科学家的估计,中微子到达目的地的时间比光速快约 60 纳秒。
专家敦促谨慎,尤其因为早期对中微子速度的测量已经高精度和准确地表明,中微子确实遵守宇宙速度极限。在 9 月 29 日在线发布的一篇简洁的论文中,波士顿大学的安德鲁·科恩和谢尔顿·格拉肖计算出,任何以超光速传播的中微子在发射并留下会被地壳吸收的较慢粒子轨迹后都会损失能量。这种轨迹将类似于超音速战斗机留下的音爆。
然而,科恩和格拉肖指出,在格兰萨索探测到的中微子与它们离开瑞士时一样充满能量,这让人怀疑速度测量的真实性。“当所有粒子都具有相同的最大可达速度时,一个粒子不可能通过发射另一个粒子来损失能量,”科恩解释说。“但是,如果所涉及粒子的最大速度不完全相同,那么这种情况就可能发生。”
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这种类型的效应在电子具有更高速度限制(光速),而光本身具有较低速度限制的情况下是众所周知的,因为光在介质(如水或空气)中传播时会减速。然后,电子可以在介质中以高于光子在同一介质中的最大速度的速度移动,并且可以通过发射光子来损失能量。粒子之间具有不同速度限制的这种能量转移称为切伦科夫辐射,它使核电站的反应堆池发出蓝色的光芒。
在中微子的情况下,科恩和格拉肖计算出,尾迹主要由电子及其反物质双胞胎正电子组成。至关重要的是,这些电子-正电子对的产生速率使得在 CERN 发射的典型超光速中微子在到达格兰萨索之前会损失大部分能量。话又说回来,也许它们一开始就不是超光速的。
“我认为这封死了这个案例,”亚利桑那州立大学的理论物理学家劳伦斯·M·克劳斯说。“这是一篇非常好的论文。” 那么,阿尔伯特·爱因斯坦最终是对的吗? 爱因斯坦的相对论取代了艾萨克·牛顿的物理学,物理学家无疑将继续尝试寻找爱因斯坦理论中的漏洞。“我们永不停歇地测试我们的想法,”科恩说。“即使是那些已经确立的想法。”