據(jù)國外媒體報道，上周四，位于瑞士日內(nèi)瓦與法國邊境接壤的歐洲核子研究中心（CERN）宣布了一項驚人的實驗結(jié)果：在該中心此前進行的中微子振蕩（感光）跟蹤（儀）實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)中微子運動的速度超過光速。中微子是輕子的一種，且顯電中性（不帶電）。對于該實驗結(jié)果，目前除了歐洲核子研究中心外，還沒有任何一個實驗室能證實這個實驗結(jié)論是否正確。而美國費米國家實驗室將對中微子超光速實驗結(jié)果進行驗證。
畢竟，如果中微子超光速現(xiàn)象得到證實，這就意味著由歐洲核子研究中心中微子振蕩跟蹤實驗（參考圖2）中得出的結(jié)論將對愛因斯坦的狹義相對論構(gòu)成重大挑戰(zhàn)，這是因為愛因斯坦的狹義相對論中提到：在計算相對論質(zhì)量時，所采用的公式要求物體的運動速度不可以達(dá)到光速，更別說超過光速了，即沒有任何物體的運動速度比光速還快。而歐洲核子研究中心的實驗結(jié)論卻是中微子運動速度能超光速，這就是愛因斯坦理論與當(dāng)前實驗結(jié)果相矛盾的根本原因。
歐洲核子研究中心中微子超光速實驗（及該中心地下對撞機線路結(jié)構(gòu)）示意圖 面對歐洲核子研究中心的實驗結(jié)果，許多科普作家以及物理學(xué)家都對中微子能超光速運動表示質(zhì)疑。但是，為了明確表明是否有必要對愛因斯坦的理論進行修改，我們就要進行重復(fù)性實驗。美國費米國家實驗室粒子物理實驗室正在著手對這個實驗結(jié)果進行驗證。如果實驗結(jié)果能被復(fù)制，也就是說也可以得出中微子超光速運動的結(jié)論，那愛因斯坦的狹義相對論很可能要進行部分修改。 事實上，早在2007年時，在美國美國伊利諾伊斯州巴達(dá)維亞與明尼蘇達(dá)州進行的（主注入式）中微子振蕩搜尋（MINOS）高能物理實驗中，位于伊利諾伊斯州巴達(dá)維亞的美國國家費米實驗室的物理學(xué)家將主注入器產(chǎn)生的中微子束穿過位于該實驗室的近程探測裝置，然后擊中位于數(shù)百英里外的明尼蘇達(dá)州廢鐵礦井改造的遠(yuǎn)程探測裝置。該實驗當(dāng)時得出的結(jié)論是：首次記錄到中微子運動速度超過光速。但是，這個結(jié)果并沒有引起多大的注意，這是因為實驗結(jié)果在誤差的范圍之內(nèi)。
使用GPS信號測量中微子振蕩跟蹤實驗原理圖 現(xiàn)在，美國國家費米實驗室已經(jīng)準(zhǔn)備好了更加精確的測量裝置，如果他們能證實歐洲核子研究中心得出的中微子超光速結(jié)論，那么這將是最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。（主注入式）中微子振蕩搜尋（MINOS）高能物理實驗的發(fā)言人、英國倫敦大學(xué)的粒子物理教授珍妮托馬斯（Jenny Thomas）在一封電子郵件中提到：（主注入式）中微子振蕩搜尋（MINOS）實驗計劃進行多項改進，以更新2007年進行的初始測量結(jié)果，其中包括10倍乃至更多的數(shù)據(jù)。 費米實驗室將在未來的四到六個月期間得出新的實驗數(shù)據(jù)，因為費米實驗室進行的驗證實驗只是在原有基礎(chǔ)上進行更新，以便更仔細(xì)地核對測量結(jié)果。粒子物理教授珍妮托馬斯解釋道：在費米實驗室進行的驗證實驗中，將有一個小組（大約四到五人組成）負(fù)責(zé)使用精確的GPS系統(tǒng)（參考圖3），即原子鐘來測量由費米實驗室主注入器產(chǎn)生的中微子流，要保證該束中微子流精確地穿過近程探測裝置，而位于明尼蘇達(dá)州的遠(yuǎn)程中微子探測裝置與其相距450英里遠(yuǎn)。 從圖2歐洲核子研究中心地下結(jié)構(gòu)分布圖上可清楚看出：超級質(zhì)子同步加速器（SPS）產(chǎn)生的質(zhì)子流經(jīng)過TT41通道的目標(biāo)跟蹤等確認(rèn)后，最后進入兩個 μ介子探測裝置，并前往730公里外的位于意大利中部的格蘭薩索（Gran Sasso）國家實驗室。而TT41的功能主要是跟蹤中微子在目標(biāo)方向上的相互作用，以及測量中微子抵達(dá)意大利實驗室的時間。此外，圖中從上到下依次分布著：超級質(zhì)子同步加速器（SPS）通道，大型強子對撞器(LHC)通道和大型電子－正電子對撞器(LEP)通道。 值得注意的是：參與本次驗證實驗的僅是美國國家費米實驗室的一個部分，而費米實驗室粒子物理實驗室的另一個主要部分將由于資金缺乏的問題而關(guān)閉，它就是費米實驗室萬億電子伏特加速器(Tevatron)。該加速器被認(rèn)為是可與歐洲核子研究中心的大型強子對撞機相匹敵的裝置。在歐洲大型強子對撞機未問世之前，其一直是世界上最大的粒子加速器。歐洲大型強子對撞機于2008年啟動，而費米實驗室萬億電子伏特加速器將于9月30日下午2點關(guān)閉。 因此，盡管以美國費米國家實驗室為代表的研究機構(gòu)在粒子物理學(xué)探索上發(fā)揮著自己的作用，但是，在未來誰將會是該領(lǐng)域的主要領(lǐng)導(dǎo)者仍然是一個懸而未決的問題，就如同歐洲核子研究中心的中微子振蕩（感光）跟蹤（儀）實驗結(jié)果，依然是個未知數(shù)。 |
