2011-09-23

比光速還快的粒子掠過愛因斯坦?

Will faster-than-light particles bypass Einstein?
http://www.google.com/hostednews/afp/article/ALeqM5hgS_wZZBQVV18Gu7PF_0MXeKH9SQ?docId=CNG.b3d9f02b14ba79b0c63acba3fdcc3df9.5b1

By Marlowe Hood (AFP) – 2011.09.23

法新社巴黎電 -- 物理學家週四報告,稱為「微中子(neutrinos)」的次原子粒子,其傳播比光還快,這項發現 -- 如經證實 -- 將在愛因斯坦的相對論中轟出一個洞。

研究者表示,在瑞士 CERN 與義大利一家實驗室之間進行的實驗裡,這些微小粒子被紀錄到的速度為每秒 300,006 公里,約比光速快 6 公里/秒。

"這結果令人大為驚訝," 物理學家 Antonio Ereditato 表示,該實驗(稱為 OPERA)的發言人。"我們想要測量微中子的速度,但我們並沒有預期會發現任何特別的東西。"

他說,科學家公開宣佈之前,花了將近六個月的時間 "檢查、測試、控制並重新檢查每樣東西。"

涉及此實驗的研究者在描述其衝擊時格外小心,並呼籲世界各地的物理學家仔細檢查他們的資料,那預計過夜後就會上線。

但這些發現,他們表示,可能重塑我們對於物理世界的理解。

"如果此測量經證實,那也許會改變我們對於物理的看法," CERN 研究主任 Sergio Bertolucci,這是幾位由法新社所接觸的獨立物理學家反應出來的一種觀點。

在實驗中,科學家從 CERN(那橫跨法瑞邊境,靠近日內瓦)射出一道製造出無數微中子的射束到 730 公里外位於義大利的 Gran Sasso 實驗室。

微中子為電中性粒子,那如此之渺小以至於直到最近它們才被發現具有質量。

數量超多但難以偵測,這些「鬼魅粒子」為恆星(例如太陽)核融合反應的副產品之一。

"這些微中子抵達的時間比光速所花的 2.3 毫秒(milliseconds)還要早 60 奈秒," Ereditato 向法新社表示,並補充表示,誤差幅度(margin of error,原文錯了)小於 10 奈秒。

然而,在亞伯特愛因斯坦的狹義相對論中,一個物理物體(physical object)在真空中的傳播無法比光的速度還快。

微中子能移動通過物質這個事實 -- 包括一部分地殼 -- 無法導致它們加速,法國物理學家 Pierre Binetruy 表示,他並沒有涉入該實驗,但複審過資料。

"那可能使它們變慢,但那毫無疑問無法使它們跑得比光速還快," 他週四晚上在巴黎向記者表示。

Binetruy 將此結果描述成:"全然地革命性," 並表示它們將(如獲支持)迫使物理學家走回黑板。

"廣義相對論、狹義相對論 -- 兩者都啟人疑竇," 他說。

Alfons Weber(一位微中子專家,他在 2007 年於美國 Fermilab 參與過類似實驗)同意,比光還快的微中子無法與目前的理論一致,但他表示,這些結果需要在其他地方被複製。

"這裡仍有測量誤差(measurement error)的可能性," 他透過電話表示。"如果為真,那真的太令人振奮了。這也是我為何要小心謹慎的緣故。"

先前與光競速的測試,在相同距離下進行,也讓微中子略佔優勢,但這些結果在實驗的誤差幅度內,Weber 說,牛津大學一位粒子物理學教授。

他補充道,CERN 宣佈,很有可能在美國推動另一輪更加精確的測試。

然而,即便經過驗證,這些新發現也無法完全廢止愛因斯坦耀眼的洞見,那已支配超過一世紀。

"如果你將狹義相對論應用在有效之處,那仍將是個好理論,不過這將會有某些延伸或修改," 他說。

他提到,即便愛因斯坦的理論經證實並非相當正確,牛頓的重力理論仍可完善解釋星球的運動,足以將任務送入太空。

對於微中子出乎意料之外的快速,理論物理學家必然會開始尋找新的解釋。

Binetruy 大膽表示,事情很可能是這樣︰"粒子很可能在其他維度(除了我們所知的四個維度 -- 空間的三個維度,加上時間維度 -- 之外的維度)發現了捷徑。"

"也有可能只意味著,光的速度並非我們所以為的速度極限。"

※ 相關報導:

* Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam
http://arxiv.org/abs/1109.4897
OPERA
Submitted on 22 Sep 2011
arXiv:1109.4897v1 [hep-ex]
歐洲科學家首度拍下穿越地底的微中子
打結的光
首度在雙狹縫干涉儀實驗中觀察單個光子
物理學家描述如何製造逆時光脈衝
在「幾乎空無一物」中創造光
大霹靂有可能是反物質變成物質的快速轉換嗎? 
新3D 光子晶體同時具光、電特性
希格斯玻色子的殘局

8 則留言:

fsj 提到...

歐科學家實驗驚見// 微中子比光速快 挑戰相對論

自由 2011.09.24

〔編譯俞智敏、記者湯佳玲、林曉雲、陳怡靜/綜合報導〕歐洲核子研究組織(CERN)科學家二十二日宣布,他們在研究中發現,微中子(neutrino)的亞原子粒子移動速度比光速還快,如果此項發現被證實為真,可能推翻愛因斯坦相對論中「宇宙中沒有任何物體可快過光速」的物理基本定律,影響極為重大;不過,CERN發言人吉利斯表示,大多數科學家都認為「這不可能是真的」,可能是系統誤差所引起。

CERN這項名為OPERA(Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus)的實驗計畫發言人艾瑞迪塔多表示,科學家花了三年時間,自CERN位於瑞士日內瓦附近的研究中心,利用光束產生一萬五千束微中子粒,再用粒子加速器把微中子發射到七百三十公里以外的義大利格蘭沙索的地下實驗室,結果發現微中子抵達時間竟然比光速快了六十奈秒(nanosecond),而且誤差範圍只有十奈秒。一奈秒是十億分之一秒。

每秒比光速快了6公里

科學家表示他們記錄到微中子移動的速度為每秒三十萬零六公里,較每秒約三十萬公里的光速更快。

艾瑞迪塔多表示,科學家對這項結果深具信心,因為研究人員已經花了好幾個月的時間反覆檢查任何可能扭曲測量結果的因素,但卻一無所獲,現在希望接受其他科學家檢驗。

目前全球只有兩間實驗室有能力複製此項研究,位於日本的實驗室受到今年三月的福島震災影響,目前暫停作業;位於美國芝加哥郊外的費米加速器實驗室(Fermilab),曾於二○○七年提出類似的超越光速研究結果,但該項研究的誤差範圍太大,重要性大打折扣。

費米實驗室研究團隊發言人湯瑪斯教授也說,要精準測量上述研究中的距離、時間與角度十分困難,他們已經開始運作實驗的粒子束,試圖證實或推翻此項新發現,但費米實驗室測量系統不如CERN實驗室那麼精確,也無法馬上升級。

根據愛因斯坦於一九○五年提出的「特別相對論」,每秒移動約達三十萬公里的光速為「宇宙常數」,宇宙間沒有其他物體速度比光速更快。這項理論歷經逾一世紀的反覆檢驗均未被推翻,更已被視為現代物理學用來描述宇宙運作方式的「標準模型」之重要元素。許多科幻小說也都假設,如果光速障礙可被打破,穿越時空在理論上就行得通。

多數科學家:怎麼可能

假如科學家真的發現微中子的速度快過光速,等於表示愛因斯坦理論必須重寫,中研院院長翁啟惠昨天乍聽之下直呼:「怎麼可能?」中研院高能物理學者指出,CERN實驗室是國際公認具公信力的大型研究機構,該實驗也有上百名科學家具名,應有公信力,不過任何物理研究發現都須經過「同儕審查」,也就是被任何一個知名期刊採用刊登後,才算是初步通過檢驗,目前檢驗程序尚未完備。

曾參與「大強子對撞機」計畫的中央大學物理系教授張元翰也說,該實驗尚未受到科學界認可,即便是CERN實驗室自己也認為要審慎看待,「愛因斯坦的相對論若被推翻,這個關係太重大了!必須很審慎檢驗。」

台大天文物理所教授陳丕燊也認為,OPERA實驗目前只能說是「挑戰」,還不能說是「推翻」愛因斯坦的狹義相對論,日本團隊T2K也在做微中子研究,應該會有所回應。(相關新聞刊A套生活)



◆ 愛因斯坦錯了嗎? 學者:仍須多重驗證

【聯合報╱記者蔡永彬/台北報導】2011.09.24

國際研究團隊發現微中子的移動速度比光速更快。台灣大學物理學系教授侯維恕表示,目前還沒有人說這是一個「新發現」,而是「公諸於世、希望同業檢驗」;他認為必須經過更嚴格的實驗才能證實真偽,大概需要一、兩年。

侯維恕指出,太陽在核融合過程中產生能量和微中子,微中子可以說「像鬼魅般穿牆入戶」,不過人們看不到它,也不會產生什麼反應、作用。

台大物理系副教授陳凱風說,該團隊用的方法就是「速度=距離÷時間」的測量方式,沒有高深理論。他提到,之前也有研究團隊提出類似發現,不過都要經過更多的實驗和檢驗,目前最正確的說法應該是「不予置評」。侯維恕也提到,「講愛因斯坦錯的人,近百年一直都有,不過最後都是他們錯了。」

Diplodocus 提到...

300,006km/s比光速快了6km/s? 不对吧,300,000km/s作为光速,仅仅是一个概数啊!更精确的光速是299,792,458m/s,那样,就比300,006km/s慢了远远不止6km/s呢!

fsj 提到...

根據維基百科:真空中的光速等於299,792,458米/秒(1,079,252,848.8千米/小時)。這個速度並不是一個測量值,而是一個定義。它的計算值為(299792500±100)米/秒。國際單位制的基本單位米於1983年10月21日起被定義為光在1/299,792,458秒內傳播的距離。

fsj 提到...

二度實驗 微中子確實比光速快

自由 2011.11.19

〔編譯魏國金/綜合十八日外電報導〕歐洲核子研究組織(CERN)九月間宣布,實驗發現微中子移動速度比光速每秒約快六公里,由於這項消息引發科學界強烈質疑,為了釋疑,該組織十月間進行二度實驗,結果微中子速度仍快於光速。

推翻愛因斯坦? 專家視為誤差

二度試驗的結果於十八日上午刊登在科學期刊網站「ArXiv」,同時送交「高能物理」期刊,以進行同儕審查。

第一次的實驗是從瑞士CERN實驗室發射微中子至七百三十二公里外的義大利格蘭沙索實驗室。果然一公布立刻引發科學界譁然,因為該結果違背愛因斯坦的特別相對論。

CERN的研究團隊十月宣布進行第二次試驗以回應排山倒海而來的質疑。這一次研究團隊改變質子束的結構,因為批評人士認為該因素恐影響結果。這項改變有助於團隊在發射出質子束及其抵達目的地時,辨識出特定粒子。

義大利核子物理研究院十八日聲明指出:「目前為止,最新的測試可使先前結果獲得證實。」但美國專家仍然無法信服,指出實驗可能在計時上發生誤差。美國知名的費米實驗室指出,二度試驗仍對微中子的移動是否精確計時的問題未有解答,而毫釐之誤將使整個結果有千里之失。

fsj 提到...

微中子超越光速? 科學家反駁

路透社路透社 2011年11月22日

(路透日內瓦20日電)義大利研究微中子粒子的科學家團隊發現,微中子的速度似乎比光速更快,但本週末另外1國際科學家團隊否決這項驚人發現並表示,他們的實驗顯示,必然有誤。

這項微中子比光速快的發現在9月公布,並於上週獲新實驗支持,引發科學界騷動,因為它似乎指出,愛因斯坦(Albert Einstein)的相對論,以及大部份現代物理的概念都建立在錯誤前提上。

來自羅馬南方格蘭沙索(Gran Sasso)實驗室OPERA實驗的科學家表示,他們記錄了來自瑞士歐洲核子研究組織(CERN)傳送的微中子束,抵達時間比光速快了60奈秒。

但義大利國家核子物理研究所在格蘭沙索山脈地底深處進行的另一項實驗-ICARUS卻顯示,他們測量到的微中子束抵達時能量,與讀數有所出入。

ICARUS團隊昨天也在OPERA刊登實驗發現的網站(http://arxiv.org/abs/1110.3763v2)發表論文並表示,ICARUS的發現「反駁了OPERA對實驗結果所詮釋的超光速說」。

ICARUS認為,依據2位美國頂尖物理學家最近公開的研究,微中子從日內瓦附近的歐洲核子研究組織傳送到OPERA實驗室,倘若微中子的速度真的比光速快一點點,抵達時應該會失去大部分能量。

但ICARUS科學家說,他們儀器實際檢測微中子束的能量光譜,與粒子以光速傳輸後應有的能量完全一致。中央社(翻譯)

fsj 提到...

南極測微中子 台灣出力全球第二大

【聯合晚報╱記者嚴文廷/台北報導】2011.12.12

台灣首度參與南極的大型科學研究計畫,並出資新台幣7000多萬元、占總經費逾四分之一,打造世界上有史以來最大型的「天壇陣列(ARA)」無線電天線實驗站,相當於台北市中心的大小,要偵測超越太陽光之外的微中子,挑戰人類未知的物理定律。

望遠鏡陣列 一個台北市中心大

台大講座教授陳丕燊今天上午在南極以電話連線的方式說明這次計畫,主要將架設37座天線實驗站,組成六邊形的望遠鏡陣列,台灣負責其中的十座,是僅次於美國的第二大主力,預計四年後將完成架設,整個陣列面積將達到100平方公里,相當於台北市中心。

陳丕燊指出,這次計畫將由國科會出資新台幣6000萬元,此外,加上由廣達副董事長梁次震捐贈的1000多萬元,合計出資比率超過總經費的四分之一,其餘還有美國、德國、比利時、英國與日本等國。

同樣是計畫負責人的聯合大學能源工程學系教授黃明輝說明,中子是宇宙組成的最基本粒子,過去要偵測微中子非常困難,科學家不斷尋找最省錢的方式,南極因為有世界上最大的冰原,可以阻斷各種電波干擾,最適合收集到微弱的微中子訊號,只好在零下30度的嚴苛環境架設微中子望遠鏡。

黃明輝舉例,2002年的諾貝爾物理獎就是頒給研究微中子天文學的學者,但當年日本科學家小柴昌俊的超級神岡探測器需要20萬噸的海水,卻只能偵測到10顆微中子,而根據理論,每秒有60億個微中子穿越人體,顯示要偵測到微中子有多困難。

觀測成功 可能改寫物理定律

黃明輝指出,過去使用高空氣球以及單一個微中子望遠鏡,都無法達到偵測效果,這次建置望遠鏡陣列,預估將可以偵測3至5個微中子,所達到的效能將比目前最好的歐洲大強子對撞機還要高出十倍以上,只要成功運轉,未來的偵測結果很有可能改寫人類目前的物理定律。

人類到達南極點100周年

陳丕燊還表示,今年正巧是人類到達南極點的100周年,他昨天還在南極主持一場科學講座,說明台灣的高能宇宙微中子研究工作,他說:「這是台灣首度有機會介紹自己,來到南極的每一步都是在創造紀錄。」



◆ 難忘天文夢 梁次震千萬助同窗

【聯合晚報╱記者嚴文廷/台北報導】2011.12.12

台灣能首度參與南極的天文計畫,台大講座教授陳丕燊是重要推手,廣達副董事長梁次震則是幕後支持者。原來他們是大學同窗好友,等於是陳丕燊在幫梁次震實現天文夢,一個出資、一個實踐,一起玩天文。

台灣參與國際大型的天文計畫,除了成功爭取到國科會6000萬元的經費外,梁次震更是一口答應,不足的金額由他來補,1000多萬元由梁次震埋單,捐贈給台大的宇宙學與粒子天文物理學研究中心全力支援這次計畫。

陳丕燊就表示,這次能成功踏上南極,甚至擔任國際型計畫的發言人,大學同窗好友梁次震是重要推手,給他最好的資助,可以全心全力的探索天文。

據了解,陳丕燊與梁次震大學時代就迷戀天文,甚至還一起手工製作望遠鏡,只是畢業後,梁次震跟著林百里創業打造廣達,好友陳丕燊則是始終沈迷在天文研究,2007年陳丕燊從美國回台灣任教後,梁次震更是大力支持,陳丕燊的學生說:「好像是老師在代替副董事長玩天文,一圓學生時代的天文夢想。」

61歲的陳丕燊為了到南極,事前還經過二、三十項的體檢,確認身體狀況可以負荷南極的嚴苛環境,美國國防部才願意以軍機搭載陳丕燊到南極,而且不能有蛀牙。跟隨陳丕燊研究的台大博士生陳志清表示,因為南極沒有牙醫,有蛀牙的研究人員不能上岸。

陳丕燊表示,一切都來得太快太匆促,到了南極後才發現自己忘了帶國旗,只好圍起國慶圍巾,還自己製作大面的國旗,與美國國旗插在一起,證明台灣也能站在南極大陸上。

fsj 提到...

粒子快過光速?光纜鬆脫造成

中央社 2012.02.23

美國「科學」(Science)期刊今天表示,去年9月1項歐洲試驗指出1種粒子的行進速度勝過光速,這個和愛因斯坦理論相悖的數據曾在科學界投下震撼彈,不過如今進行試驗的實驗室表示,當初的試驗結果可能是光纜鬆脫所致。

鄰近日內瓦的歐洲核子研究組織(CERN)物理學家去年9月進行CERN與在義大利1個實驗室間稱為OPERA的速度實驗,結果顯示1種稱作微中子(neutrino)的亞原子粒子,抵達的時間比光速所花的2.3毫秒(milliseconds)還要早60奈秒,此與愛因斯坦(AlbertEinstein)1905年的特殊相對論(Special Theory ofRelativity)論點相牴觸。

科學雜誌網站專欄「科學圈內人」(ScienceInsider)引述「熟悉實驗的消息來源」說:「全球衛星定位系統(GPS)裝置和電腦連接不良導致60奈秒的差異。」

CERN發言人吉里斯(James Gillies)也在今天表示,實驗室的驚人結果如今存有疑問。

吉里斯證實,GPS系統缺陷現在懷疑是這項驚人數據的可能原因,不過他表示要下任何確切結論前,還需要進一步測試。

吉里斯說,CERN明天早上將發表完整聲明。

fsj 提到...

研究證實 微中子不比光速快

中央社 2012.06.08

日本媒體報導,名古屋大學等國際共同實驗「OPERA」團隊今天表示,有關去年9月提出的微中子(neutrinos)速度似乎比光速快的實驗結果是錯誤的。

據日本「每日新聞」等媒體報導,OPERA團隊在京都市召開的「微中子宇宙物理國際會議」上,正式撤銷微中子速度比光速更快的言論。

OPERA科學家表示,去年秋天在宣布實驗結果之後,才發現測速用的全球定位系統(GPS)及連結電腦的光纖纜線接頭有鬆動現象。受此影響,微中子測速比實際快。

報導說,上個月進行為期2週的實驗結果顯示,微中子速度並沒比光速更快。

歐美等其他3個研究團隊也報告實驗結果指出,微中子速度與光速並沒有明顯差異。

去年9月,OPERA科學家在日內瓦郊區的歐洲核子研究中心(CERN)研討會上發表研究結果表示,他們利用CERN的粒子加速器發射微中子,透過地下線路跑到義大利羅馬南方格蘭沙索(Gran Sasso)實驗室的地下洞穴,兩地距離730公里,微中子跑完全程的時間比光速快了60奈秒(1奈秒等於10億分之1秒)。

根據愛因斯坦(Albert Einstein)的相對論,光速是速度的極限,因而OPERA實驗的言論一出,世人以為相對論被顛覆,引起熱烈討論。