科學家宣稱發現超光速粒子 狹義相對論或被顛覆

2021-01-18 騰訊網

歐洲研究人員發現,一些中微子能夠以超過光速60納秒的速度運行,如果這一發現被多方證實,將推翻愛因斯坦的相對論。新京報製圖/帥春雷

歐洲核子研究中心外景。

歐洲核子研究中心23日宣布,他們發現一些粒子可能以快於光速的速度飛行,一旦這一發現被驗證為真,將顛覆支撐現代物理學的愛因斯坦相對論。

相對論稱光速最快

當天,歐洲核子研究中心公布了一份研究結果,科研人員在讓中微子進行近光速運動時,其到達時間比預計的早了60納秒(1納秒等於十億分之一秒),對此,研究者認為,這可能意味著這些中微子是以比光速快60納秒的速度運行。

根據愛因斯坦狹義相對論,光速是宇宙速度的極限,沒有任何物質可以超越光速。如果此次研究結果被驗證為真,意味著奠定了現代物理學的基礎將遭到嚴重挑戰。

此次研究的中微子束源自位於日內瓦的歐洲核子研究中心,接收方則是義大利羅馬附近的義大利國立核物理研究所。粒子束的發射方和接收方之間有著730公裡的距離,研究者讓粒子束以近光速運行,並通過其最後運行的時間和距離來判斷中微子的速度。中微子束在兩地之間的地下管道中穿梭。

被觀測到1.6萬次

「這個結果十分令人震驚,」該研究項目發言人艾瑞迪塔託說,「我們在好幾個月中反覆研究核對,並仔細考慮了實驗中其他各種因素的影響。」艾瑞迪塔託說,科研人員反覆觀測到這個現象達1.6萬次。

「這是很令人感興趣的結果,但它科學上的準確性,還要更多的實驗才能來驗證。」中科院高能物理研究所所長陳和生對本報記者說。他表示,目前物理學界也出現了一些對該實驗結果的不同意見,一是懷疑粒子束飛行距離的準確性,二是粒子束本身長度的準確性。

此次實驗的研究者之一奧迪瑞說,「儘管我們測量的系統不確定性很低,統計數據準確性也很高,但我們還是希望能與其他實驗做對比。」

根據研究者的聲明,中微子束的發射地到接收地之間的距離,存在著20釐米的不確定性。對中微子束飛行時間通過高級GPS系統和原子鐘等精密設備測量,精確度小於10納秒級別。

新發現潛在影響巨大

歐洲核子研究中心在一份聲明中表示,這個結果的潛在影響巨大,急需其他實驗的獨立測量進行重複實驗,接受更廣泛、更嚴謹的考驗,這才能最終驗證或反駁是否真的存在超光速粒子。目前,研究中心已將此實驗論文上傳到公開網站上,並對全球物理學界進行在線說明。

「(研究)對科學產生的潛在影響實在太大了,我們無法立刻就給出結論,或做出物理解釋。我的第一反應是,中微子實在太神秘,讓我們驚喜。」艾瑞迪塔託說。

■ 影響

新發現或改變人類宇宙觀

歐洲核子研究中心研究主任貝託魯奇說,如果這個研究被驗證,將改變人類的物理觀。

物理學家們認為,一旦這些粒子確實被證實跑過了光速,將徹底改變人類對整個宇宙存在的看法,甚至改變人類存在的模式。有分析人士認為,可能宇宙中的確還存在其他未知維度,中微子抄了其他維度的「近路」,才「跑」得比光快。

中科院高能物理研究所所長陳和生說,希望研究方能夠提供更多實驗細節,也希望能看到其他的重複實驗,「現在說愛因斯坦相對論受到挑戰還太早。」

■ 名詞

中微子:宇宙隱身人

中微子是輕子的一種,是組成自然界的最基本的粒子之一,中微子質量非常輕,小於電子的百萬分之一。

中微子具有最強的穿透力。穿越地球直徑那麼厚的物質,在100億個中微子中只有一個會與物質發生反應,因此,中微子也被稱為宇宙間的「隱身人」。中微子在發射後不斷衰變,質量變得非常小,它是唯一在理論上可以以光速運行的粒子。

在電影《2012》中,中微子正是主角之一。在電影中,太陽活動突然加劇,釋放出大量中微子。中微子穿過地表,和地核發生反應,並將後者加熱並熔化。帶來劇烈地震和火山爆發,最終引發超級大海嘯。(金煜)

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