那麽OPERA實驗是如何得出超光速這個結論的?讓我們來復習壹下。
OPERA實驗中微子超光速事件
讓壹束高能質子以非常接近光速的速度(由於愛因斯坦的相對論,不能達到光速)撞向其他粒子,高能量的撞擊會粉碎粒子產生壹系列“碎片”。這些“碎片”中有壹些是由中微子以及會衰變為中微子的不穩定粒子組成,中微子質量非常輕,比單個電子要輕數百萬倍,但還是有質量的。
因為中微子幾乎不與其他物質發生相互作用,我們發射壹個中微子它就可以隨意地穿透地球。當所有其他的粒子都被地面上的粒子阻擋時,中微子卻像自由落體壹樣繼續運動,只受周圍物體引力的影響。
在壹年多的時間裏,OPERA探測到大約16000個這樣的中微子,並且測量了這些中微子的壹些特性,包括到達時間。當科學家查看數據時,他們的發現絕對令人震驚!根據這些中微子的能量和它們的傳播距離,科學家能夠精確地計算出這些中微子從歐洲核子研究中心產生的地方到到達OPERA探測器所需要的時間。其結果應該是與真空中光速基本上沒有區別!也就是說理論上中微子的速度和光速很接近,可以說沒有區別!
但是科學家發現中微子比光速早到了大約60納秒,也就是快60納秒。這個實驗結果在理論上不論是高能中微子還是低能中微子都不可能發生!當時很多人就坐不住了,出來反駁!
但是實驗方聲稱他們的實驗做的很好,完全沒有問題!這種革命性的實驗結果肯定要受到科學界嚴格的審查和調查。主要考慮實驗方是否在用錯誤的結果進行科學欺詐,這個在 歷史 上也發生過;實驗中是否存在未知的錯誤!或者這真的預示著物理學中壹場潛在的革命即將到來。於是其他地方的科學家就開始著手準備進行實驗。
費米實驗室和日本神岡準備著手進行獨立的實驗
在日本的計劃是,科學家以與OPERA實驗相似的高能量制造中微子,並將中微子從東海發送到神岡,距離為295公裏,稱為 T2K中微子實驗 。
同樣,在美國的計劃是將壹束中微子從費米實驗室發射到明尼蘇達州的蘇丹礦井。從費米實驗室到蘇丹礦的距離呢?壹個不可思議的距離:732公裏。和OPERA實驗的距離完全壹樣!稱為 MINOS中微子實驗 。
大反轉
這兩個結果可能是最無聊的結果,但也是人們最期待的選擇。中微子的移動速度沒有超過光速,而且OPERA實驗之所以能取得超光速的成果,是因為他們的實驗中發生了獨特的錯誤。(最後被證明為線路故障)
OPERA實驗將會面臨同行的嘲諷,項目負責人塞爾吉奧·貝爾托魯奇真的很尷尬,引起這麽大的轟動結果是個烏龍!
就在費米實驗室和日本神岡還沒來得及完成實驗呢,在2012年3月16日OPERA團隊經過自查宣布中微子在實驗中超光速,源於兩處系統錯誤導致:
這就是中微子超光速的始末!那麽中微子能超光速嗎?
在相對論中有質量粒子在真空中只能無限接近光速,而中微子的速度也是和光速無法區分,這裏說的都是在真空中。
如果在介質中很多現象都可以超光速,例如電子在水中就可以被加速到超光速,並且發出切倫科夫輻射的藍色輝光!
還有在恒星中或者超新星爆發時,中微子也可以超光速,因為光在恒星核心產生,向外傳播時會有其他帶電粒子相互作用,運動異常緩慢,壹個典型的光子要從恒星核心到達表面需要經過數萬年的時間。而中微子可以輕松的穿過任何稠密的物質!
因此我們要正確的理解超光速這種現象,目前我們已知的超光速現象都是在耍賴!
有種觀點,說光的時間歸零,按照這種觀點,光應該是相對宇宙的整體來說,可能是相對靜止的。光,很普通,宇宙中到處都是,但它的性質又很深奧,它把整個宇宙聯系在了壹起,對於光子來說,時間歸零了,它有空間概念嗎?不知道。不僅如此,光的很多不知道有待人類去研究、 探索 。光,可能是人類認識宇宙本質的壹把鑰匙。
中微子,人類所所認識到的是它超強的穿透性,這種物質就包含在它的名字當中:(1)、“中”,即中性,不受電磁力的影響,運動起來暢通無阻;(2)、“微”,即小,可能現在發現的粒子當中沒有比它還小的吧,我們知道,壹個原子中99點幾以上的是空間,而向原子核級看,向誇子級看,和再向人類還沒有認知更深級,其密度是逐漸增大的,其內部空間可能要小點,但也小不到那裏去,就是說物質的路大部分是空間,而物體只有碰到物體的實體時,才會停下來,這是中微子強大的穿透力的另壹個原因,比如壹個中微子在穿過壹個原子時,絕大部分是空間,而遇到電子與原子核的概率已經很低了,但是,電子、原子核內部的空間又占絕大部分,碰到比它小的粒子(我認為是存在的)或者說比它更堅硬的實體的可能性太小太小了。再者,由於很小,質量也就很小,與其它物體的相互作用也必將很小,這也是穿透力強的壹個原因。
中微子的速度比光子小點吧。為什麽小點,就不知道了,可能是物體發出光子與中微子的機制不同吧。題目的提問是速度問題,而又知道的少,所以答非所問了,只能說點知道的了。
在我們的宇宙中,任何有靜止質量的物體都不能達到光速或者超光速,只有靜止質量為0的光可以以光速飛行,宇宙膨脹速度超光速是因為宇宙空間本身的運動不受相對論制約,並且宇周膨脹本身也不傳遞信息,量子糾纏的速度雖然超過光速好幾個數量級,但是量子糾纏目前只能用來加密信息而無法傳遞信息。
可以說自從科學家們證明光速不可被超越和光速不變後,人們壹直在尋找宇宙中的超光速現象,而中微子是壹種擁有微小質量的粒子,本身可以接近光速運動,但是不可能超過光速。
2011年的時候科學家在奧佩拉實驗中發現中微子的運行速度比光還快,這個消息直接引起了物理學界大地震,很多物理學家都主張重復奧佩拉實驗,但是重復後發現中微子的運行速度仍然是超光速,直到2012時才發現所謂的中微子超光速不過是因為光纖接頭松動導致的,所以說中微子超光速其實是壹個大烏龍,原來主導中微子超光速實驗的主任也引咎辭職了,後來的繼任者重新測量了中微子的速度,證明了中微子並沒有超過光速。
現如今科學界已經不不相信有哪種粒子可以以超光速運動了,光速仿佛是我們宇宙的基本框架之壹,光速可以被超越就意味著人類所有科學理論的崩塌,意味著人類幾百年來的科學全都是錯的。
如果光速可以被超越,那麽就說明我們現在的理論全都是錯的,但是我們現在的 科技 水平完全是靠之前的科學理論才發展起來的。