“中微子超光速”引爭議

歐洲核子研究中心大型強子對撞機（LHC）設備

    今年9月，意大利格蘭薩索國家實驗室公布OPERA中微子實驗打破光速的消息。當時，絕大多數科學家持懷疑態度，更有一部分科學家公開反對，包括OPERA內部的一部分科學家也拒絕在文章上簽名。

　　當地時間11月17日，來自OPERA的研究人員發布新的實驗數據，確認了之前的結果。法國裡昂核物理研究所的達裡奧·奧蒂耶羅說：“這略好於此前的結果。”OPERA的文章上也新增加了9名作者，但同時減少了4名原作者。

　　“談論‘中微子超光速’意味著什麼，現在還為時尚早。”

　　實驗結果一經發布，便引發關注。有質疑者、有審慎支持者，也有聲稱“時光旅行即將實現”者……

　　多年從事大亞灣反應堆中微子實驗、中科院高能物理研究所研究員曹俊告訴記者，“中微子超光速”是現有物理理論無法解釋的反常現象，有可能意味著愛因斯坦的相對論面臨挑戰，也有可能意味著中微子或時空有某些未知的特性。由於相對論是現代物理學的支柱之一，滲透在現有物理理論的方方面面，如果確實破壞了相對論，會帶來整個物理學的革命。

　　但他同時強調：“作為一個公眾話題，談論‘中微子超光速’意味著什麼，現在還為時尚早。”

　　曹俊進一步解釋道，實驗做錯的概率遠遠大於相對論出錯的概率。在科學研究中，經常有做錯的實驗。在粒子物理領域，幾乎每隔幾年就會有一兩個。不過由於社會影響小，不為公眾所知。這次事件作為一個公眾話題來討論，對公眾的科學價值判斷能力提出了過高的要求，很容易誤導。

　　在今年9月於北京舉辦的“2011諾貝爾獲獎者北京論壇”期間，來自歐洲核子研究中心的諾貝爾物理學獎獲得者卡羅·盧比亞對此問題也進行了回應。“這是我們第一次這麼長距離地傳輸中微子，有很多新情況發生，而且很多在目前看來都是異常的。”盧比亞說，“但是，我認為將該結果公諸於眾是個錯誤的決定，因為公眾更需要了解的是被認可后的結果。”

　　“新的實驗數據提高了結果的可信度，但沒有高到讓人信服。”

　　新的實驗數據發布后，來自OPERA之外的科學家仍然表示懷疑。他們寄希望於由一個獨立的實驗來進行重復。其中頗受期待的是美國費米實驗室“主注入器中微子振蕩搜尋”實驗。

　　在曹俊看來，“新的實驗數據消除了一個廣為詬病的誤差來源，並且與原實驗結果一致，提高了結果的可信度。”

　　但他同時表示，這是一個復雜的實驗，涉及很多實驗環節，每個環節都有出錯的可能。現在只是消除了其中一個比較顯眼的。可信度是大大提高了，但沒有高到讓人信服。“我們需要其它實驗的獨立檢驗。像這樣影響巨大的實驗結果，即使美國的MINOS實驗和日本的T2K實驗結果支持中微子‘超光速’現象，我也不會完全相信，隻會逐漸地重視。”

　　據了解，在OPERA實驗9月發表結果后，涌現了至少140篇論文，大部分是討論可能的解釋的，也有不少是質疑和反對的。

　　曹俊告訴記者，其中最有名的是諾貝爾獎獲得者格拉肖與合作者安德魯·科恩（Andrew Cohen）教授的文章，在一個比較合理的假定前提下，他們認為如果中微子真的超了光速，將會導致輻射損失能量，OPERA實驗將得不到現在的中微子能譜，高能的中微子都應該變成低能的，因此自相矛盾。

　　在同樣的假定前提下，中科院高能物理研究所的畢效軍研究員也得到類似的結論，與格拉肖的文章同一天發布到電子預印本庫中。“這項研究封閉了很大的解釋空間，但仍然是有假定前提的，格拉肖的文章也沒有直接說OPERA實驗結果是錯的。任何一個受過正規科學訓練的人也不會這麼說，因為一般來說很難排除所有的假定。”曹俊說。

　　實際上，很多科學家多年來一直在做超越相對論的學術探討，包括格拉肖。曹俊表示，這項研究並不是看到OPERA的結果后才開始的。進行這樣的學術探討並不等於他們反對相對論或者相信光速可以超越。

　　“ICARUS實驗沒有提供新的實驗信息”

　　新的實驗數據公布不久，媒體上出現另一則消息。據報道，來自意大利格蘭薩索國家實驗室的另一個科研團隊使用同樣的中微子束進行了名為ICARUS的實驗，ICARUS團隊研究人員認為，行進速度即使隻比光快一點點，都將導致粒子在整個“旅行”過程中失去大部分能量。但其計算結果表明，在“旅行”過程中，這些中微子具有數量准確的以光速運行（一點都不多）的能量粒子，這表明中微子的能量沒有損耗且其行進速度不比光速快。

　　就此，曹俊認為，ICARUS實驗其實沒有提供新的實驗信息。“ICARUS實驗與OPERA實驗同在格蘭薩索的地下實驗室，是鄰居，但是他們是公開反對的。他們並沒有直接對中微子的飛行速度進行測量，而是給出了測到的中微子能譜，與格拉肖的研究相結合，說不可能超光速。其實OPERA自己也給出中微子能量，如果格拉肖的前提假定是正確的，OPERA自己的結果就自相矛盾。因此ICARUS更多地是表明了一種態度，而沒有提供額外的實驗信息。”（本報記者 趙曉霞）

    《 人民日報海外版 》（ 2011年11月26日   第 08 版）