中微子 今天你超光速了吗？.doc

这里是新闻报道2011年9月24日，欧洲核子研究中心公布了一份研究结果，科研人员在让中微子进行近光速运动时，其到达时间比预计的早了60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒），对此，研究者认为，这可能意味着这些中微子是以比光速快的速度运行。 根据爱因斯坦狭义相对论，光速是宇宙速度的极限，没有任何物质可以超越光速。如果此次研究结果被验证为真，意味着奠定了现代物理学的基础将遭到严重挑战。此次研究的中微子束源自位于日内瓦的欧洲核子研究中心，接收方则是意大利罗马附近的意大利国立核物理研究所。粒子束的发射方和接收方之间有着730公里的距离，研究者让粒子束以近光速运行，并通过其最后运行的时间和距离来判断中微子的速度。中微子束在两地之间的地下管道中穿梭。-据香港星岛日报25日报道，英国著名物理学家霍金对“幽灵粒子”的发现表示怀疑，他说：“目前对中微子发表评论是言之过早，还须进行更多实验及澄清工作。”对于欧洲一队科学家声称发现快过光速的“幽灵粒子”(即中微子)，全球不少科学家仍持有怀疑态度，包括霍金，声言须进行更多实验确认。这项惊人发现动摇了爱因斯坦的相对论，指没有任何物体快过光速的。 萨里大学物理学教授阿哈里里表示，科学家对这项发现的解说格外小心是正确的，若中微子超过光速，将会打破上世纪一项物理学重要基础理论。他说：“那是可能的，但更可能是数据出错。而澳洲物理学家科斯特拉也表示，意大利的“OPERA”实验室可能在计算上出错。以下内容较为坑爹。= =建议在PPT中专门搞出来一页然后说：同学们自己看。= =公开的报道说，某处发射中微子，相距700km的另一处探测之，计算其速度，结果比光速大了6km/s，光速大致是300000km/s要想知道中微子是什么，首先的得知道衰变。衰变是某些元素自发的核反应，可以发射一种带负电荷的射线，和另一束高能光线射线。进一步的探测表明，这种带负电荷的射线就是高能量的电子束，衰变前后，元素的原子量没有变化，而核电荷数增加1。最简单的衰变是自由的中子，衰变为质子：np+e+测定这个过程的能量数值却发现，生成物所获得能量便不总是符合爱因斯坦公式，只有最大电子能谱数值与能量守恒定律相符。当初，激进如玻尔认为，可能核过程不遵守能量守恒定律！而保守的泡利则坚持一定是另外有一个窃贼带走其余能量，当时的探测技术无以捕捉它的身影，当时泡利叫它“中子”，后来被改名为“中微子”，而把“中子”的名字给与后来发现的，原子核内的另一种核子。衰变是一种弱相互作用，与电子和光子不同，中微子只参与弱相互作用，而不参与电磁相互作用。厚如地球的物体，对于中微子来说，视同无物，可以一穿而过。只有很高能量的中微子，采取特殊的探测设备才能捕捉它。很长一段时间以内，大家曾经认为中微子没有静止质量，因此它像光子一样，是以极限速度运动。近代实验测得中微子有极其微小的静止质量。虽然中微子的探测比较复杂，但是中微子的速度测量原理非常简单：精确测量出探测器到发射器的距离以及中微子在路上所花的时间，两者相除就得到中微子的速度。实验小组采用了最精密的原子钟和GPS对时方案光纤同步传输信号方案，对中微子运行时间的测量可以精确到10纳秒以内；实验小组精确测量了加速器和探测器之间730千米的间距，先通过GPS系统测量出CERN和OPERA的室外基准点的距离，再从全站仪一步一步测量出探测器到基准点的距离，GPS系统可以准确到为2cm，全站仪可以准确到20cm左右。OPERA位于隧道内，测量时为了准确起见还封锁了隧道内的公路。时间和距离的测量都反复进行过多次，得到中微子可能比光速快这一重大而又违反常理的发现后，实验小组又反复检查了六个月，排除了所有可能的实验误差，包括月球潮汐影响，地球自转影响，地震影响，温度和云层对GPS信号传递的影响等等。考虑到所有这些后，实验小组相信这一结果的置信度达到99.9997%。在正式公布最终结果以前，实验小组和全球同行进行了广泛的交流，直到发现没有任何漏洞，才于9月22日公布了实验结果，给出了详细的实验方案，供大家检验是否还存在漏洞，并呼吁其他实验室来证实或者否定他们的实验结果。本次发现的意义如果万一我们中了大奖，证明这次实验真的超过了光速，这次发现对现实生活有什么影响？对现有理论有何冲击？回答是：不会有什么影响。狭义相对论只在速度很大时才会与经典理论有显著区别，我们在生活中基本不会遇到这么高的速度。狭义相对论对我们日程生活起作用的一个例子是GPS全球定位系统，如果不考虑狭义和广义相对论修正，那么一天下来GPS系统所指的位置会偏离正常位置11千米，如果狭义相对论被证明有误，GPS所给的数据就还有误差。另一例子是核电站，如果狭义相对论不再正确，核物理将要有所修改，今天的核电站是基于现有核物理学的，需重新审视。不过，正如相对论取代经典力学时所发生过的那样，在原有理论适用的范围内，新旧理论给出的结果相差极小，所以不必太担心。这次实验所带来的冲击主要是理论上的。狭义相对论是现代物理学的基础，如果相对论出问题了，那么今天几乎所有的物理学都要改写，这是观念上的巨大冲击，不亚于100年前相对论的横空出世。不过今天的物理学包容性很强，还是有很大的余地来容纳和解释这一实验。我们已经有一些新的理论，比如快子理论，比如额外维理论，甚至有光速可变理论，洛伦兹对称性破缺理论等新奇理论在跃跃欲试。物理学家都是最保守的革命派，一旦实验证实已有的理论有问题，他们会毫不犹豫地拥抱实验事实，并建起新的理论大厦的。在此之前，实验物理学家应该加紧工作，尽快证实或者否定OPERA组的结果。发现者为意大利OPERA实验室其他相比于无限的宇宙，人是多么的渺小，人类的一切科学认识都只能局限于自己的经验活动的界限之内，超越这个界限，人就是无知的。所以，即使在现代科学看来，相对论充满了真理，是不可辩驳的，但这个真理也只能被限定于人类的认识界限之内，超越这个界限，谁又知道它究竟是真理还是是谬误呢？在人的经验之外，世界存在无限的可能性QA问题：爱因斯坦少时看电影的忽发奇想是有道理的：如果观众以光速离开银幕，侩子手的屠刀就会“定格”而永远砍不下犯人的头颅；如果离开的速度超过光速，砍下的头颅就会回到脖子上、犯人逐年年轻直到钻回母亲子宫、世界最后会回到上帝创造它之前的那一刻而上帝是不会允许发生这样的事的！中微子果能“超光速”，人类岂不就能建成“巴别塔”了？-回答呵呵，这就是所谓的“回到过去”吧，物理学上胡言乱语之又一例子。以侩子手砍犯人头颅为例。（一）首先，侩子手砍犯人头颅这一场合，我们权且称之为一个光源。又假定宇宙中只有这么一个光源。这一场合分为几个场景：1、侩子手做准备工作，2、侩子手挥刀砍犯人头颅，3、犯人头颅落地，等等。那么，这些场景所发射的光子会向四面八方扩散。1、2、3场景发射的光子依次离该光源越来越远。假如某人，例如某甲，选定一个方向，眼睛保持正对此光源，以超光速远离此光源，会依次接触3、2、1场景所发射的光子。假定这些光子能与眼睛接触的话，那么我们能够依次看到3、2、1的场景重现。这就是所谓的“砍下的头颅就会回到脖子上”。但是，这里要注意，这并不是真正的“回到过去”，而是见到过去画面的重现。两者有着本质的区别。一些研究物理的人将此命名为“回到过去”，除了缺乏表述上的严谨外，还有故意混乱人们思维之嫌疑。（二）某甲看到3、2、1的场景重现，仅仅只能作为一种假定成立。实际上，某甲并不能真正看到3、2、1的场景重现。各场景的光子与某甲都是沿同一方向运行，某甲又是超光速，各场景的光子并不可能与他的眼睛接触。所以，即使仅仅要求看见过去画面重现，也是不可能的。（三）有一个办法可以看到过去