财经社区女性社区汽车社区军事社区文学社区社会社区娱乐社区游戏社区个人空间
上一主题:超光速与时空旅行 下一主题:巫婆的话虽然源于类比性猜想 但颇...
中微子真的超光速了吗?请看质疑
[楼主] 作者:黄新卫  发表时间:2011/09/28 11:01
点击:1815次

最近引起轰动的中微子超光速一事,由于不清楚实验细节,所以不敢妄加评论。

看了这篇文章,我不禁有如下疑问:

1.中微子可在地球中自由穿行,如入无人之境,可以从CERN 穿过地球到达Gran Sasso  。可是光子是如何沿同一路径从CERN 穿过地球到达Gran Sasso  的?如果不是同一路径进行的实验,实验结果的可靠性就值得怀疑。

2.有人可能说从CERN 到Gran Sasso  有地下隧道,恕我孤陋寡闻,11公里深处的隧道我没听说过。

3.这段质疑很有道理:该实验与超新星1978A 的观测结果矛盾。超新星爆发时会产生强光及中微子。1978A爆发时,小柴昌俊,(Masatoshi Koshiba,获2002年物理诺奖 )的地下中微子实验室接受到了中微子信号。而且,中微子信号到达时间几乎同1978A的光信号几乎一样。由于1978A距地球约17万光年,如果光速度与中微子速度哪怕只有极小(10-9)的差别,中微子信号也不可能与光信号同时到达地球。跑得快者先到,慢者后到。而CERN - Gran Sasso 结果是光速度与中微子速度有10^-5 的差别。果如此,光信号将比中微子信号晚很多年。

这是我从网上搜到的文章,供大家参考:

http://hi.baidu.com/ÕæÕýµÄ·Ôںη½/blog/item/dee597513cdd003842a75b92.html>

跑快了的中微子
2011-09-27 08:05
从昨天(09/22/2011)旁晚开始,物理界好像炸了锅,疯传一则消息:CERN (日内瓦)和Gran Sasso  (巨岩,意大利)的中微子实验发现,中微子的传播速度超过光速!今天纽约时报等大小报纸也跟着凑热闹:二十世纪最有名的物理公式,

E=mc2

中的c 不是常数了 !似乎爱因斯坦就要完蛋了!

别忙着下结论,先看一下CERN 和Gran Sasso  到底干了什麼。

CERN 和Gran Sasso  两个实验室我都去过。前者拥有世界最大的粒子加速器,后者是世界最大的地下的粒子和天体物理实验室。CERN - Gran Sasso  的中微子实验,想法很简单,如图1所示,在日内瓦的CERN(图左边)产生一束中微子,射向意大利的Gran Sasso  (图右边)。 他们 测量中微子从CERN  飞到Gran Sasso的时间,又知道,CERN  到Gran Sasso的距离,就测得中微子的飞行速度了。

图1:  虚线是 中微子从  CERN  到Gran Sasso  传播途径

由于地球是球状的,中微子从  CERN  到Gran Sasso  的直线传播途径都在地下。中微子可在地球中自由穿行,如入无人之境。中微子传播途径(图1的虚线)对应的地面上,有许多有名的地方:勃朗峰 (阿尔卑斯山的最高峰),Piemonte  (葡萄名酒产地),佛罗伦萨(文艺复兴的源点),Arezzo (著名电影"美丽人生"的故事背景所在地,影片在戛纳电影节试映时,全体观众起立鼓掌长达12分钟之久,个个含泪步出影院。它是我看过的所有二战影片中,最好的)......

中微子地下直线穿行距离732公里,根据中微子在CERN的发射时间和在Gran Sasso 接受时间,就可求出中微子的穿行速度。该实验团队宣称,中微子的穿行速度比标准的光速(299792458  米/秒)大    0.0025%。昨晚,他们的论文已在网上贴出(见arXiv:1109.4897v1),题目是"Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector",作者共174人,来自大小诸国。在大国中,有法,意,日,德,俄,没有美,英,中。

直到写此文的时候,同行对CERN - Gran Sasso 结果的态度,似乎持保留或观望的居多(当然,我是在美国的统计)。

原因之一是,它与超新星1978A 的观测结果矛盾。超新星爆发时会产生强光及中微子。1978A爆发时,小柴昌俊,(Masatoshi Koshiba,获2002年物理诺奖 )的地下中微子实验室接受到了中微子信号。而且,中微子信号到达时间几乎同1978A的光信号几乎一样。由于1978A距地球约17万光年,如果光速度与中微子速度哪怕只有极小(10-9)的差别,中微子信号也不可能与光信号同时到达地球。跑得快者先到,慢者后到。而CERN - Gran Sasso 结果是光速度与中微子速度有10-5 的差别。果如此,光信号将比中微子信号晚很多年。

所以,还不忙接受CERN - Gran Sasso 的结果。

等等看, CERN - Gran Sasso 的中微子实验结果能否被其他独立的实验证实。日本的超级神冈探测器,美国费米实验室的设备,都可能重复做类似的实验。

有人已经急着建立新理论了,说中微子速度之所以比光快,是因为中微子走了(高维空间中的)捷径云云。暂时不必当真。

1987年,Gran Sasso 实验室正在建设时,我去过一次。Gran Sasso 实验室建在Gran Sasso 山底部。它由三个大山洞组成。山洞之间有隧道相通。与外界联系也是隧道  (图2)

图2:Gran   Sasso 实验室的示意图。它由三个实验室山洞和隧道组成。隧道可通汽车。

Gran Sasso 实验室由意大利修公路的公司承建。意大利的高速公路,山洞极多。给实验室挖几个山洞,不在话下。听说,贵州的高速公路也是意大利公司承建,因为山洞极多。

2006 年,当CERN  - Gran Sasso  中微子实验在建设时,我又去过 Gran Sasso  (图3)。从照片可以看到山洞实验大厅的规模,CERN-Gran Sasso 中微子实验的终端探测器OPERA (The Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus),即建于此大厅里。OPERA这个名字是着意取的,不懂一点威尔弟,普契尼,大概很难混进OPERA 团队

图3:   2006年我和同事访问CERN-Gran Sasso 中微子实验山洞。

Gran Sasso 是风景旅游胜地(图4)。但在    Gran Sasso实验室里工作,却极为单调烦闷,因为环境孤立。只有在孤立安静的环境中才有可能探测到中微子的微弱信号。在    Gran Sasso实验室,常常雇人来做单

 

图4,Gran  Sasso  景观

调烦闷的工作,但工资不菲。九十年代时,Gran Sasso实验室一直雇有这类中国雇员。他们大多是中国科学院的年轻研究人员。现在几乎没有了,或雇不到了,因为中国科学院的工资也不菲了。

CERN-Gran Sasso 的中微子超光速实验,励之 方

9/23/ 2011,   Tucson

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-254405.html[复制地址]
上一主题:超光速与时空旅行 下一主题:巫婆的话虽然源于类比性猜想 但颇...
[楼主]  [2楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2011/09/28 12:45 

[25楼] 作者:jiuguang 发表时间: 2011/09/24 21:53 [加为好友][发送消息][个人空间]回复 修改 来源 删除
我想中微子超光速,也许是忘了计入Sagnac效应了吧?虽然国际电信联盟ITU的文件中早有规定,都是实验中微子的研究者们并没有注意到这一点。如果是这样,那新闻将变得可笑。
当然还有另外一种可能,研究者们已经考虑了Sagnac效应,而实验结果仍然少了40纳秒,那将是真正的突破。所谓事实胜于雄辩。
=============================================================
我也是这样思考的,中微子走的是直线,穿过地球,而且中微子可能不受地球自转sagnac效应影响,而光是通过地表传送的,受地球自转sagnac效应影响,所以造成时间差。
还没来得及进一步深入分析。
 [3楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/09/28 13:18 

天天反相对论,等曙光开始出现时,又怀疑上了!

提醒一下,如果提的疑问是非常初级、常见的问题,建议不要提了,200多个顶尖科学家不会想不到!

[楼主]  [4楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2011/09/28 16:06 

这段质疑是很有道理的:该实验与超新星1978A 的观测结果矛盾。超新星爆发时会产生强光及中微子。1978A爆发时,小柴昌俊,(Masatoshi Koshiba,获2002年物理诺奖 )的地下中微子实验室接受到了中微子信号。而且,中微子信号到达时间几乎同1978A的光信号几乎一样。由于1978A距地球约17万光年,如果光速度与中微子速度哪怕只有极小(10-9)的差别,中微子信号也不可能与光信号同时到达地球。跑得快者先到,慢者后到。而CERN - Gran Sasso 结果是光速度与中微子速度有10^-5 的差别。果如此,光信号将比中微子信号晚很多年。
大多数科学家并不急于肯定该实验,当然有其道理。
 [5楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/09/28 16:35 

对【4楼】说:

这段质疑有什么道理?

中微子的速度在任何情况下都恒定吗?实验室的中微子速度不可以比超新星爆炸时的大吗?

即使一样大,中微子在太空中穿行那么远,速度不会逐渐变小吗?逐渐变小后是不是弱了?

大多数科学家观望等待,一是他们不是实验参与者,不了解情况,只能等待;二是出于谨慎;三是受相对论的影响太深,不敢相信。

我等反相对论人士从来就不相信速度有极限,所以认为这个结果很正常,虽认为要等待实验继续确认,但认为是反相成功前的曙光!

[楼主]  [6楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2011/09/28 17:27 

对【5楼】说:
我当然反对光速不变,认为超光速现象已经存在,但是,我们应该对该实验保持谨慎的态度。前些年也有超光速现象报导,如王立军的实验,结果呢?
 [7楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/09/28 17:33 

对【6楼】说:

应该是谨慎而积极的态度!王利军的实验与此次实验不一样。一是实验人员与规模不一样,更主要的是,这次是一种新类型的实验,如果结果被确认正确,没有争议,而光速超光速C早就有,结果有争议。

[楼主]  [8楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2011/09/28 17:43 

还是谨慎一些好,王立军的实验当年也上过Nature,也轰动一时。
[楼主]  [9楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2011/09/28 19:36 

十几年前,日本的AGASA和俄罗斯的Yakutsk宇宙射线观测站观测到能量超过GZK极限的例子达十多例,普遍认为这对狭义相对论构成挑战。各种新理论纷纷出台。
可是美国的HiRes宇宙射线观测站的观测结果却支持狭义相对论的推断,发现GZK极限存在。
后来兴建的Auger宇宙射线观测站支持HiRes的观测结果。
至此,各种新理论寿终正寝。

但是我不赞同Auger的观测结果,因为能谱显示,同一能谱段,Auger比HiRes的能量偏低25%,而HiRes比AGASA的能量偏低25%。早就有人指出,如果HiRes的观测结果往高修正25%,那么也将有十几例能量超过GZK极限的。何况,即使不修正,Auger和HiRes还是各有2-3例能量远超GZK极限的例子。
 [10楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/09/28 22:18 

对【2楼】说:

我也是这样思考的,中微子走的是直线,穿过地球,而且中微子可能不受地球自转sagnac效应影响,而光是通过地表传送的,受地球自转sagnac效应影响,所以造成时间差。

------------------------------------------------

关于Sagnac效应,国际电信联盟ITU的文件中有公式做了规定。公式给出的是时间差。不过应该是向西用较少时间,因此有更大的速度,而中微子超光速实验,则似乎是向偏东方向传输的,Sagnac效应只能使速度变慢。

找到网址了,http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1109/1109.4897.pdf>

不过打开速度很慢。

 [11楼]  作者:余本鲲  发表时间: 2011/09/29 00:18 

李淼的博文:
超光速中微子?
发表于 2011年9月28日 由 李淼
在意大利Gran Sasso国立地下实验室的中微子实验组OPERA最近发文声称测到了超光速的中微子。

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

中微子产生于CERN的Super Proton Synchrotron,质子的能量为400Gev,这些质子打在2米长的石墨上产生中微子,中微子是一束一束地产生的。产生中微子的地方距离OPERA探测器732公里。主要是,有2%的和低于1%的电子中微子。

中微子平均能量为17Gev,分成两组,一组平均能量为13.9Gev,一组平均能量为42.9Gev。

OPERA的结果是,中微子的速度比光速大了倍。

该实验的结果有可能是真实的,但更大的可能是某种未知系统误差导致错误结果。OPERA有174个人,所以我们不必怀疑你第一反应就能想到的系统误差,但大家应该关注系统误差到底出在哪里。

上周五OPERA结果出来后,网上轰动。本周一就出现了两篇文章,估计是预先写好的:

http://arxiv.org/abs/1109.4980

http://arxiv.org/abs/1109.5172


周二接着出现7篇文章:

http://arxiv.org/abs/1109.5687

http://arxiv.org/abs/1109.5685

http://arxiv.org/abs/1109.5682

http://arxiv.org/abs/1109.5671

http://arxiv.org/abs/1109.5445

http://arxiv.org/abs/1109.5378

arxiv.org/abs/1109.5357

周三即今天出现5篇文章:

http://arxiv.org/abs/1109.5917

http://arxiv.org/abs/1109.5721

http://arxiv.org/abs/1109.5749

http://arxiv.org/abs/1109.5924 (我和王焘的文章)

http://arxiv.org/abs/1109.5743

 [12楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/09/29 12:47 

我看到俄国科学家的介绍,主要是精确测量了距离误差几厘米,和时间误差几纳秒。
时间似乎是用GPS使时钟同步的。虽然可能系统中可能有种种环节可能产生误差,但已知可能的误差都是延误时间,而不可能使所用时间少于理论光速所需时间。虽然西向发射会出现由Sagnac效应产生的负时间差,但这次实验是南偏东发射,因此应该有正的时间差,或者说理论上要多用一点时间。似乎在结果中并未扣除这点时间,结果仍然超理论光速。
 [13楼]  作者:caozhongyin  发表时间: 2011/09/29 14:32 

对【12楼】说:

jiuguang  发表时间: 2011/10/21 17:33 

要确认超光速为时尚早。
 [15楼]  作者:鱼洱後  发表时间: 2011/10/21 17:38 


要确认超光速为时尚早。
 [16楼]  作者:鱼洱後  发表时间: 2011/10/22 17:44 

为何我昨日第一跟贴被显示为13楼的内容?
 [17楼]  作者:混天下第一  发表时间: 2011/10/23 08:57 

对【15楼】说:

 

光速不变之读解     欧洲科学家发现超光速现象,说明光速不是速度的极限,但大多数物理学家却不敢相信,试图寻找其他理由来解释,我认为这是大家对光速不变原理的理解有误。我认为光速是可变的。爱因斯坦对光速不变原理的理解为相对性原理加光速是对于介质说的。

        相对性原理说的是我们无法分清光源是静止还是运动的;光速是相对于介质说的,说的是光源运动时候,光速c相对于介质说的,光从闪光点出发,速度c。

        通常我们认为光速不变原理与光速是相对于介质说的,是相互矛盾的,是这样的吗?通常我们理解光速不变原理是在同时的相对性中。在同时的相对性中,相对性原理说的是我们无法判断光源是静止还是匀速直线运动的;光速是相对于介质说的,说的是光源的运动对光速没有影响,光从闪光点出发,速度c。车上的观察者认为光源是静止的,光从光源出发速度c .以上组成光速不变原理。我认为这是爱因斯坦对光速不变原理的解释。至于光源到底是运动还是静止的,根据相对性原理两类参照系是平权的,所以都是对的,所以得出同时的相对性。这里的光速不变说的不是光源静止时,光速相对于光源是c,为什么光源运动时,光速相对于光源还是c 的问题。有兴趣的话可以看看《再现爱因斯坦推理过程之光速不变》

 [18楼]  作者:鹏翱九宵  发表时间: 2011/10/23 10:39 

如果说某某人跑步的速度超过了人类跑步的速度,大家会怎么理解???
我们班的同学全说慌话,大家会怎么理解?他说的到底是不是慌话???
中微子本身就是光,它怎么超光速???
 [19楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/10/23 12:52 

事实胜于雄辩,最后还是靠实验说话。或者实验出了问题,包括以前测量的真空中的光速。最终还是要承认正确的实验的结果,不论结果是什么,都是用理论无法推翻的。理论只能与实验结果保持一致,而不能推翻它。
 [20楼]  作者:鹏翱九宵  发表时间: 2011/10/23 14:43 

19楼:
“美国的卫星实验”和“中日的卫星双向通信实验”都证明了“以太”的存在,美国人把它叫“新以太”,而中国人把它叫“暗物质”(或量子),这叫“理论只能与实验结果保持一致”吗?“新以太”和“以太”有区别吗?把“以太”说成是“暗物质”(或量子)是不是“指鹿为马”?“电脑”不存在,“计算机”就存在?“以太”不存在,“暗物质”(或量子)就存在?荒唐不荒唐?

精彩推荐>>

  简捷回复 [点此进入编辑器回帖页]  文明上网 理性发言
 推荐到西陆名言:
签  名:
作  者:
密  码:
游客来访 
注册用户 提 交

0.1725869178772