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主题:科研人员发现中微子超光速现像,狭义相对论的基础动摇了 -- 中华如龙

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家园 科研人员发现中微子超光速现像,狭义相对论的基础动摇了

新华网伦敦9月22日电(记者黄堃)英国《自然》杂志网站22日报道,欧洲研究人员发现了难以解释的中微子超光速现象,这一现象违背了爱因斯坦相对论,研究人员目前对此持谨慎态度,希望全球科学家能共同探究原因。

  据报道,意大利格兰萨索国家实验室下属的一个名为OPERA的实验装置接收了来自著名的欧洲核子研究中心的中微子,两地相距730公里,中微子“跑”过这段距离的时间比光速还快了60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)。

  

http://news.xinhuanet.com/tech/2011-09/23/c_122078241.htm

经济危机越来越深渊化的今天,科技是带来希望的一条通道。

科学科技是希望,普及科学和知识是人类的使命和生存发展的必由之路

家园 嗯,说不定是智子捣鬼

大家要小心,三体人狡猾。

家园 gps的计时器,60纳秒。。。
家园 介质是空气?

比真空中的光速快了60纳秒还是比空气中的光速快了60纳秒?虽然大多数时候认为空气折射率为1,但还是有少许不同的。

家园 光子速度30万公里/秒,现在中微子快了20米/秒

而误差是个什么位数,所以不好说。从下图可以看到在732公里距离上,中微子运行时间是0.0024秒,比光子快了0.00000006秒。从误差分析上看,0.0024后面的四个小数点的数值到底确定了没有?

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

要等日本的神冈中微子检测器和费米实验室的重复工作后才能判断这个发现是否正确。

有中微子专家认为,實驗中的中微子,是利用瑞士CERN的粒子加速器,藉着中子撞擊而生成的,而整項實驗最困難之處,就是如何準確量度中微子生成的一刻,到抵達意大利偵察裝置的時間,具體計時必須借助GPS定位系統,而GPS的量度方法,理論上可能有數十納秒的不確定性,「我很好奇他們怎能得出『只有10納秒』的誤差」。

这位中微子专家以自己的房产打赌认定这个结果是误差造成。

由于723公里的距离太短造成测量误差--从而导致结果不确定,所以测量距离最好是达到光年这样的数量级为好。

一位天体物理学家明确说明OPERA的结果是错误的--因为他研究的一颗超新星在1984年爆发,按照OPERA的发现,那么这个超新星爆发产生的中微子将早于光子3年到达地球,而他从来没有观察到这个超新星的中微子被提前检测到--当然他承认在地球上的中微子探测器也许没检测到这次爆发产生的中微子--尽管这个可能性是很小的。

自从有人搞出“冷聚变”和“砷生命”以后,对类似发现就要淡定了。

Particles Moved Faster Than Speed of Light?

通宝推:胡一刀,
家园 哈哈,知道也不要说出来嘛,担心智子。。

原来是同好。。。。

三体的确是优秀的科幻小说。。。稍微有点虎头蛇尾。。

家园 CERN还是很严肃的研究机构

而且据说已经重复了1.6万次试验,实在找不到解释了,只好公开出来。

家园 garbage in, garbage out

整个系统用GPS作为测量标准,整个系统误差根本解除不了,实验再多次数也没用。

家园

我好像当时开了一下灯。。。

家园 PBS兄是否完整的看完了他们的文章

这毕竟是一批严谨的物理学家三年的严谨的实验,我相信,他们如果不比大家聪明到哪里去,也不会比大家笨----我们能想到的可能误差,他们想必也想到了,事实上在他们的文章里外链出处有非常详细的各种误差分析。他们的文章末尾的结论没有claim,而只是用了"indicate"这个词来表达可能性,

The results of the study indicate for CNGS muon neutrinos with an average energy of 17

GeV an early neutrino arrival time with respect to the one computed by assuming the speed of

light in vacuum:

δt = (60.7 ± 6.9 (stat.) ± 7.4 (sys.)) ns.

The corresponding relative difference of the muon neutrino velocity and the speed of light

is:

(v-c)/c = δt /(TOF’c - δt) = (2.48 ± 0.28 (stat.) ± 0.30 (sys.)) ×10-5.

with an overall significance of 6.0 σ.

就像他们自己说的,他们现在要把这些三年的实验数据公开,来接受整个圈子的检查。。。。只是媒体总是喜欢用一些夸张的词汇。。。

Anyway,1,看independent实验。如果真是这样,只能说量子力学确实比相对论更基本。2,尊重这种枯燥艰苦漫长的实验。

家园 我看了文章的图5,有点不明白,在这里讨论一下

为什么两地都要用同一个GPS上的原子钟?

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

为什么不在两地各用独立的原子钟?然后在处理数据时将时间同步?

这两台原子钟之间的误差可以在实验前后分别被确定的吧?实验的确切时间可以补偿纠正吧?或者实验者们至少要做个在用本地原子钟的对照实验吧?又不要多花钱,在实测时用GPS原子钟时用本地原子钟同时记录就可以了。或者用4台本地原子钟在一起进行置零后,2台瑞士2台意大利的组合做记录,然后互相排列组合交换原子钟,这样可以消除本地的和异地的系统误差吧?

还有一个问题是有关图5上的中微子群的分布的检测问题:从中微子发射源处(瑞士,蓝色圆圈)似乎看来中微子的浓度是相当可信的,在经历700公里的旅行后(意大利,红色圆圈),中微子的测定出现可信度问题,这是不是当年爱因斯坦和玻尔2位同学讨论有关麦克斯韦尔小妖的问题的再现?这就是测不准原理将误差带进了这个实验?或者是作者们漫不经心,把瑞士的中微子浓度的统计图示给忽略了?中微子浓度测量的可信度在瑞士和意大利两处,那个更高?由于条件的限制,无法进行这样的对照实验:将中微子从意大利发射至瑞士,看看能不能得到同样的结果。

点看全图

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从生物学家的角度看来,这个OPERA实验的对照实验组基本没有设立,令人遗憾。

一句话,如果无法消除因测不准原理带来的误差,要暗示中微子比光子的速度快是很难令人满意地被确定的。

我看到的论文的链接是:

Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam

最理想的实验是如同那位天体物理学家观察超新星爆炸,在这个过程中,光子和中微子几乎同时产生,如果中微子速度的确快于光子速度,那么地球上的观察者应该提前3年观察到中微子。在这个实验中,光子和中微子互为对照,这样就彻底消除了测不准原理带来的误差问题。

家园 你说的是图5?

看这几天能不能让我同学多讲一些,也算是一个好的科普。

各自增加独立原子钟是不是会进一步增加系统误差?

地球其实是一个足够均匀的惯性系了,在时间的校正上我不认为会有太大的误差,昨天的实时报告我看了,说整个束流的偏差只有20cm,考虑到740公里的长度,这个精度是10^(-7),我相信引力的效应其实是微小的,考虑当代原子极高的精度10^(-17)的精度,我不相信在这要的弱引力环境下会有怎么太大的时间对准上的问题。

我同意你的观点,就是如果能在意大利也弄一个高浓度的源然后在瑞士那边一个对等的测量,那样结果就更加可信。可是再建一个中微子源的成本是不菲的,中国要在东莞附近建的中微子测量实验室(要利用附近的核电站)也不知道完工了没(我同学要去那,最近一年没有联系),造价就不菲。也不一定需要再在意大利建一个中微子源,一个在别的地方的独立实验也会更大的增加实验结果可信度,抽象的说就是可以验证(新)物理规律的时空平移不变性。中国这个建起来后就可以利用这个新的装置进行精密测量了。

那个超新星爆炸,我不知道天体物理学家是靠怎么来确认超新星爆炸,如果是靠高能射线之类的,那是不是人们因为受制于实验设备的准备而忽略了更早来的中微子呢(而地面上的有限几个测量平台因为关心的对象不一样,估计就把那些早来的中微子当做本底噪声了。。。),毕竟中微子要比光难测很多,技术的提高从而能较大规模的测量中微子事例也就是最近几年的事,要不然也不会那个因为测出中微子有质量拿Nobel的得累积十几二十年的数据。

PS:你给的文章链接和我那个其实是同一个。

家园 搞错了,变成图7

改过来了。

好的实验设计是建立内标,用以消除系统误差。

这种实验的设计逻辑性强,误差可以被检测和消除,是一种很漂亮的实验设计,数据结果解释时引起的纠纷也少。

家园 查错不如重写

CERN的人估计还是不相信自己的数据,只是“实在不知道哪错了“。

这个事的麻烦可能在于,实验牵扯的环节太多,内部都没人查得出错在哪,让外人来查,也搞不清楚。

人类个子太大,对量子级别的现象可能从没有真正理解。在量子层面上,什么叫时间,什么叫距离,什么叫开始,什么叫结束?即使是专业人员,也容易糊涂。在这种糊涂的基本观念上,推出一个极小误差的东西,确实说不清哪错了。

如果有别的小组也在别的地方测出中微子比光速快,那就值得认真对待了。

家园 在wiki上查了SN1987A超新星

实际的测量是:中微子比光早到地球三个小时。当然理由勉强可以接受:

This is likely due to neutrino emission (which occurs simultaneously with core collapse) preceding the emission of visible light (which occurs only after the shock wave reaches the stellar surface).

(问题是我们凭怎么认为如此剧烈的超新星爆炸,中微子和可见光一定是以这样的先后形式出现?)

wiki:SN1987A

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