比光速還快的粒子略過愛因斯坦?

2011/09/25 | | 標籤:

法新社巴黎電 — 物理學家週四報告,稱為「微中子(neutrinos)」的次原子粒子,其傳播比光還快,這項發現 — 如經證實 — 將在愛因斯坦的相對論中轟出一個洞。

研究者表示,在瑞士 CERN 與義大利一家實驗室之間進行的實驗裡,這些微小粒子被紀錄到的速度為每秒 300,006 公里,約比光速快 6 公里/秒。

“這結果令人大為驚訝," 物理學家 Antonio Ereditato 表示,該實驗(稱為 OPERA)的發言人。"我們想要測量微中子的速度,但我們並沒有預期會發現任何特別的東西。"

他說,科學家公開宣佈之前,花了將近六個月的時間 “檢查、測試、控制並重新檢查每樣東西。"

涉及此實驗的研究者在描述其衝擊時格外小心,並呼籲世界各地的物理學家仔細檢查他們的資料,那預計過夜後就會上線。

但這些發現,他們表示,可能重塑我們對於物理世界的理解。

“如果此測量經證實,那也許會改變我們對於物理的看法," CERN 研究主任 Sergio Bertolucci,這是幾位由法新社所接觸的獨立物理學家反應出來的一種觀點。

在實驗中,科學家從 CERN(那橫跨法瑞邊境,靠近日內瓦)射出一道製造出無數微中子的射束到 730 公里外位於義大利的 Gran Sasso 實驗室。

微中子為電中性粒子,那如此之渺小以至於直到最近它們才被發現具有質量。

數量超多但難以偵測,這些「鬼魅粒子」為恆星(例如太陽)核融合反應的副產品之一。

“這些微中子抵達的時間比光速所花的 2.3 毫秒(milliseconds)還要早 60 奈秒," Ereditato 向法新社表示,並補充表示,誤差幅度(margin of error,原文錯了)小於 10 奈秒。

然而,在亞伯特愛因斯坦的狹義相對論中,一個物理物體(physical object)在真空中的傳播無法比光的速度還快。

微中子能移動通過物質這個事實 — 包括一部分地殼 — 無法導致它們加速,法國物理學家 Pierre Binetruy 表示,他並沒有涉入該實驗,但複審過資料。

“那可能使它們變慢,但那毫無疑問無法使它們跑得比光速還快," 他週四晚上在巴黎向記者表示。

Binetruy 將此結果描述成:"全然地革命性," 並表示它們將(如獲支持)迫使物理學家走回黑板。

“廣義相對論、狹義相對論 — 兩者都啟人疑竇," 他說。

Alfons Weber(一位微中子專家,他在 2007 年於美國 Fermilab 參與過類似實驗)同意,比光還快的微中子無法與目前的理論一致,但他表示,這些結果需要在其他地方被複製。

“這裡仍有測量誤差(measurement error)的可能性," 他透過電話表示。"如果為真,那真的太令人振奮了。這也是我為何要小心謹慎的緣故。"

先前與光競速的測試,在相同距離下進行,也讓微中子略佔優勢,但這些結果在實驗的誤差幅度內,Weber 說,牛津大學一位粒子物理學教授。

他補充道,CERN 宣佈,很有可能在美國推動另一輪更加精確的測試。

然而,即便經過驗證,這些新發現也無法完全廢止愛因斯坦耀眼的洞見,那已支配超過一世紀。

“如果你將狹義相對論應用在有效之處,那仍將是個好理論,不過這將會有某些延伸或修改," 他說。

他提到,即便愛因斯坦的理論經證實並非相當正確,牛頓的重力理論仍可完善解釋星球的運動,足以將任務送入太空。

對於微中子出乎意料之外的快速,理論物理學家必然會開始尋找新的解釋。

Binetruy 大膽表示,事情很可能是這樣︰"粒子很可能在其他維度(除了我們所知的四個維度 — 空間的三個維度,加上時間維度 — 之外的維度)發現了捷徑。"

“也有可能只意味著,光的速度並非我們所以為的速度極限。"

資料來源:Lightspeed particles ‘may break laws of physics — By Marlowe Hood (AFP)

轉載自 only-perception


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