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是微中子比光還快?還是媒體錯誤報導傳播更快?

閃電俠:比光還快很簡單啊!

最近最大的科學焦點議題除了墜落的衛星,當然就是「比光還快的微中子」了。然而此消息一出,許多媒體開始扯時空旅行可能實現之類的。科學社群其實很審慎看待這件事,就連發現這現象的科學家也認為自己大概是出錯,而要求其他科學家協助驗證,該研究論文已經公佈,歡迎下載閱讀。以下整理數篇相關網摘,若有興趣的伙伴可以自行閱讀全文。

首先,ScientificAmerican的Basic Space部落格作者Kelly Oakes用簡明易懂的方式先將這次CERN公佈的,來自OPERA experiment的實驗結果陳述一遍(因為有很多媒體詳細刊登了實驗結果,我在此就不重複了),然後指出兩個關鍵問題:第1是這個結果違反了因果定律,有因才有果這件事將被打破。好吧,或許這對許多人來說是個好消息;第2個問題則是這樣的觀測結果與最近超新星SN1987A爆發時觀測並完整紀錄的結果不一致。當時爆發後傳到地球的微中子以光速前進,卻比光提前了3小時到達地球。這是因為光子被超新星爆發後的殘餘遮擋了(這個說法其實並不夠正確,因為可見光在衝擊波到達恆星表面時才發生,因此比微中子晚出發)。因為微中子幾乎不會跟任何物質起作用,直接穿透,所以準時到達。如果照這次OPERA計劃觀測到的「比光快60奈秒」的數據來推算,那麼SN1987A爆發後的微中子應該比光提早4.14年就到達地球才對,然而事實上並非如此。

當然,科學永遠可以推翻,Oakes也認為如果微中子真的比光子快,那會「很有趣」,但就目前的情況來說,她選擇把賭注壓在愛因斯坦這邊。說到愛因斯坦,很多媒體除了鬼扯「時光旅行即將到來」之外,更常見的用語則是「推翻愛因斯坦」或「推翻相對論」…Discover magazine部落格Cosmic Variance作者Sean認為假使這研究結論是正確的,那當然是超級有意思,但非常非常非常可能是研究有誤。他並非要批評研究者,畢竟這些科學家都是最頂尖的高手,而是這研究實在太困難了,魔鬼藏在細節中,就算出錯也不奇怪,系統性的錯誤的確可能存在。如果研究結果能被其他獨立實驗重複驗證,到時候再跳上桌子大叫也不遲。

事實上,就連研究者OPERA計劃的發言人 Antonio Ereditato都立即否認所謂「推翻愛因斯坦」或「推翻相對論」的說法,他在Science的採訪中表示研究團隊必須誠實面對實驗結果,不能把這個發現掃進地毯下,公開的目的是希望其他研究單位協助驗證。Sean也提到這研究結論與SN 1987A觀測結果有違的事情,不過他強調,1987A紀錄到的微中子是微中子三種類型中的「電子微中子」,其能量比這次OPERA觀測到的「渺子微中子」低,因此能量有可能是關鍵。另外一個可能的解釋是「違反勞侖茲協變性」,也就是打破質能守恆定律,不過我是外行人,這個有待高手近一步解釋。DiscoverMagazine的另外一位部落客,Bad Astronomy的Phil Plait則在他的文章中解釋了這研究觀測的複雜性跟困難程度。DiscoveryNews的Jennifer Ouellette 用大篇幅分析了這則發現,其中很大一部份跟本文的主旨一樣,希望大家不要相信過度渲染的報導(還不到那時候)。

Starts with a Bang部落格作者Ethan Siegel也同樣持高度質疑態度,並圖文並茂地在文章中解釋如何製造微中子束、如何捕捉微中子,還有1987A超新星爆發時科學家是如何紀錄事件的。如果你之前幾篇沒時間看,這篇一定要看,更要看看下頭的迴響。

最後,即使大多科學家都還審慎看待,並認為極有可能是OPERA出錯,但這世界上是否真的有比光更快的東西呢?Dr.Kaku在他的部落格中列舉了四種可能(很可惜不包括閃電俠),其中他認為最有可能的是利用反物質折疊空間然後透過蟲洞…然而既然弦理論專家的Dr. Kaku也說他還沒有想通,那我也不亂講了。如果你也對於「比光還快」的訊息有興趣,可以先看看維基百科上詳細的條目,並請先不要隨著媒體亂報起舞,我們靜觀幾個月吧!

(P.S. 我好期待閃電俠的電影喔,怎麼不趕快開拍!)

update(09250107): 根據臉書上Ic Shen的意見,將「中微子」改為更恰當的「微中子」

延伸閱讀:
比光速還快的粒子略過愛因斯坦?

Interview with CERN neutrino study authors
http://www.youtube.com/watch?v=8pdsOGRqblY

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關於作者

小時候是那種很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。關心台灣的傳播環境跟媒體品質,現在是PanSci 泛科學網的總編輯。如果你想成為PanSci的專欄作者或是志願編譯,也可以跟我聯絡。kuowei@panmedia.asia