如果您錯過了新聞,一個物理學家團隊在九月份報告稱,被稱為中微子的微小亞原子粒子可能違反了愛因斯坦狹義相對論設定的宇宙速度極限。這些研究人員在一個名為 OPERA 的實驗中工作,將中微子束穿過地殼,從位於日內瓦附近的粒子物理實驗室 CERN 發射到義大利拉奎拉的格蘭薩索國家實驗室,這是一個地下物理實驗室。根據科學家的估計,中微子到達目的地的時間比光速快約 60 納秒。
專家敦促謹慎,尤其因為早期對中微子速度的測量已經高精度和準確地表明,中微子確實遵守宇宙速度極限。在 9 月 29 日線上釋出的一篇簡潔的論文中,波士頓大學的安德魯·科恩和謝爾頓·格拉肖計算出,任何以超光速傳播的中微子在發射並留下會被地殼吸收的較慢粒子軌跡後都會損失能量。這種軌跡將類似於超音速戰鬥機留下的音爆。
然而,科恩和格拉肖指出,在格蘭薩索探測到的中微子與它們離開瑞士時一樣充滿能量,這讓人懷疑速度測量的真實性。“當所有粒子都具有相同的最大可達速度時,一個粒子不可能透過發射另一個粒子來損失能量,”科恩解釋說。“但是,如果所涉及粒子的最大速度不完全相同,那麼這種情況就可能發生。”
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這種型別的效應在電子具有更高速度限制(光速),而光本身具有較低速度限制的情況下是眾所周知的,因為光在介質(如水或空氣)中傳播時會減速。然後,電子可以在介質中以高於光子在同一介質中的最大速度的速度移動,並且可以透過發射光子來損失能量。粒子之間具有不同速度限制的這種能量轉移稱為切倫科夫輻射,它使核電站的反應堆池發出藍色的光芒。
在中微子的情況下,科恩和格拉肖計算出,尾跡主要由電子及其反物質雙胞胎正電子組成。至關重要的是,這些電子-正電子對的產生速率使得在 CERN 發射的典型超光速中微子在到達格蘭薩索之前會損失大部分能量。話又說回來,也許它們一開始就不是超光速的。
“我認為這封死了這個案例,”亞利桑那州立大學的理論物理學家勞倫斯·M·克勞斯說。“這是一篇非常好的論文。” 那麼,阿爾伯特·愛因斯坦最終是對的嗎? 愛因斯坦的相對論取代了艾薩克·牛頓的物理學,物理學家無疑將繼續嘗試尋找愛因斯坦理論中的漏洞。“我們永不停歇地測試我們的想法,”科恩說。“即使是那些已經確立的想法。”