中微子疑案悬而未决

在酒吧门口，酒保说，“我们不允许中微子以超过光速的速度进入这里。”就在这时，他看到一个中微子向酒吧门口走来。最近，这个笑话在物理领域传播开来。今年9月，欧洲原子能研究机构(CERN)和大规模中微子振荡实验(OPERA)项目小组宣布中微子的速度快于光速。这种微粒可能会在酒保看到中微子到来之前穿过时间。在过去的两个月里，许多物理学家对实验结果表示怀疑。最近，OPERA的研究人员公布了新产生的实验数据，再次证实了之前轰动一时的“中微子超光速”实验结果。然而，许多物理学家仍然不相信这个结果，中微子之谜仍未解决。纠正最重要的系统错误“最后一次实验的结果实际上是一个意外”中国科学院理论物理研究所的研究员李淼突然大笑起来。2005年，OPERA开始从日内瓦的欧洲核子研究中心向意大利地下730公里的格兰萨索实验室发送高能中微子束，试图探索中微子振荡。研究人员使用10.5微秒的脉冲质子束来产生中微子。在数据分析中，他们意外地发现中微子比光速快60纳秒。然而，面对令人难以置信的实验结果，物理学家首先考虑的是“误差”。"发射中微子的光束太长了."中国科学院高能物理研究所的研究员曹骏说，“当仪器检测到中微子时，我们不知道光束中哪个质子是产生的。”这确实是那个毫无准备的实验中最受批评的系统性错误。从今年10月22日开始，为了消除这一误差，OPERA特意将中微子束缩短到3纳秒，并以524纳秒的间隔发射出去。这种改进使得每一个检测到的中微子都能找到一个准确的发射时间。中微子只需要超过2微秒就能穿越700公里，但它太难被探测到，因为它“羞于”与物质相互作用李淼已经研究基本粒子很多年了，对中微子的特性也很熟悉。因此，在11月6日，探测器只探测到20个中微子。与最初的实验结果一致，新的实验证明中微子比光快62.1纳秒，误差为3.7纳秒。曹骏认为，这一改进确实提高了结果的可靠性，但仍有大量有问题的错误来源。“如果我们说在上次实验之后，我认为99%的实验是错误的，这次我认为90%的实验是错误的。”李淼说，这个实验没有改进其他项目，只是在技术上改进了大家最关心的问题。"他们没有说服我。""他们还是没能说服我。"这是清华大学物理学教授陶加林的第一反应。陶加林是费米实验室和欧洲粒子物理研究所的实验物理学家。"虽然我们已经纠正了以前的担心，但我怀疑全球定位系统设备的准确性."她说。事实上，早在四年前，费米实验室的研究人员就发现中微子的传播速度比光速快400纳秒以上，但研究人员一致认为误差是由全球定位系统造成的。然而，没有进行更深入的研究。"在随后的实验中，欧洲核子研究中心没有取代可能会引起问题的全球定位系统."陶加林说:“这是一个非常复杂的项目。”正因为如此，一些物理学家推测，欧洲核子研究中心将发布带有大量系统误差的结果，其目的之一是告诉项目方，是时候更换精度更高的设备了。当实验物理学家忙于进行独立实验的时候，寻找中微子的神奇属性。一些理论物理学家认为，也许中微子有一些“神奇”的特性，使它们看起来比光速还快。"在第一次实验后的几天内，大约有20篇理论文章试图解释这一现象。"李苗说:“它们大多是为了修正中微子的色散关系，即速度和能量的关系。”中国科学院高能物理研究所的研究员张新民认为，聚集在地球附近的暗能量与中微子相互作用，使得中微子在暗能量中的传播速度超过光速。"这是基于我们在2003年提出的“中微子暗能量”模型."他说。另一个模型认为，除了长度、宽度、高度和时间这四个维度之外，还有其他维度。中微子从额外维度走了一条捷径，使计算速度超过光速。然而，在物理学家看来，这些解释不足以成为一个完整的理论体系，而只是一些模型。"目前，许多理论上的推测仍然牵强附会，不可信。"根据曹骏的说法。目前，物理学界正急切地等待美国费米实验室对欧洲核子研究中心实验结果的验证，希望能最终确定中微子之谜。