欧洲研究人员近日宣称发现了“超光速中微子”现象,这一现象与相对论的基础前提不符,引发全球科学界高度关注。
突破光速、超越时空是不少科幻作品的主题。很多看过电影《2012》的人都知道其中这样一个情节:由于太阳活动突然加剧,从而释放出大量中微子,在这些中微子作用下,地核被快速加热,进而熔化,迸发出大量熔岩,造成大陆板块漂移加速,引起剧烈的地震、火山爆发和超级大海啸,人类生活赖以存在的陆地几乎被全部淹没。
那么,来自太阳的能量怎么能在不损毁地球表面的情况下,穿破地壳,直接熔化地核呢?电影制作者给出的理由是:太阳的核聚变在不停地向四周发射中微子,一些太阳中微子穿越地表,进入地球内部,与地球物质作用,产生巨大的能量,导致地核熔化,形成了地球内部的圈层构造,推动地核液体流动,产生地磁场,驱动板块运动 (大陆漂移),造成地震和火山爆发等一系列地球演化。在这里,具有如此大规模摧毁力的中微子到底为何物呢?
何为中微子?
中微子的名字最早出现于20世纪上半叶。1930年,奥地利物理学家泡利为了解释中子在衰变成质子和电子(β衰变)时能量出现亏损的问题,提出了一个猜想,认为是一种不可探测的中性粒子带走了能量。这种粒子随后被意大利物理学家费米命名为“中微子”,以区别于中子。
这里说的中微子,实际上是一种不带电的基本粒子。它的质量非常轻(约是电子的千万分之一),在自然界广泛存在,具有最强的穿透力,可以像“幽灵”一样穿透任何物质,同时只参与非常微弱的相互反应,比如:穿越地球直径大小的物质,在100亿个中微子中一般只会有一个与其发生反应。由于中微子难以捕捉和探测,因而也被称为宇宙的 “隐身人”。它是目前科学界了解最少的基本粒子。
颠覆性的轰动
如今,这位神秘的“隐身人”终于在地下1400米深的实验室里露面了。据英国《自然》杂志报道,欧洲大型强子对撞机“撞”出了一个令人惊叹的结果,科学家近日宣布发现一种运动速度比光速还快的中微子。如果这个结果得到证实,现代物理学的基石将被撼动。因为,按照爱因斯坦的狭义相对论理论,光速是宇宙中最快的速度,现代物理学的很多内容都建立在这个理论之上。科学家在精确测量光速方面做了无数次的实验,但还从未发现过任何微粒运动速度可以超过光速。
有关中微子超光速的发现,美国威斯康星大学麦迪逊分校中微子物理学家卡斯滕•黑格说:“我们很多人可以说都被震惊了。这是非同寻常的结果,如果结果正确的话,我们甚至不能想出其所有意义。我们所知和教育的现代物理都基于爱因斯坦的狭义和广义相对论。如果意大利研究人员的成果是真实的,那么我认为这将是本世纪物理学的革命。”(引自《计算错误还是物理革命?——“超光速中微子”引发广泛争议》,新华网,2011年9月28日,下同)
对外界的种种争议,欧洲核子研究中心中微子项目研究小组成员、日本名古屋大学副教授小松雅宏在为此召开的记者会上也谈到,实验的目的本来是为了测量中微子的质量,而不是中微子的速度,此次成果不过是一个副产品。“如果因为(测量结果)与常识不一致,就不公布结果,不是研究人员应有的正确态度。