歐洲研究人員近日宣稱發現了“超光速中微子”現象,這一現象與相對論的基礎前提不符,引發全球科學界高度關注。
突破光速、超越時空是不少科幻作品的主題。很多看過電影《2012》的人都知道其中這樣一個情節:由于太陽活動突然加劇,從而釋放出大量中微子,在這些中微子作用下,地核被快速加熱,進而熔化,迸發出大量熔巖,造成大陸板塊漂移加速,引起劇烈的地震、火山爆發和超級大海嘯,人類生活賴以存在的陸地幾乎被全部淹沒。
那么,來自太陽的能量怎么能在不損毀地球表面的情況下,穿破地殼,直接熔化地核呢?電影制作者給出的理由是:太陽的核聚變在不停地向四周發射中微子,一些太陽中微子穿越地表,進入地球內部,與地球物質作用,產生巨大的能量,導致地核熔化,形成了地球內部的圈層構造,推動地核液體流動,產生地磁場,驅動板塊運動 (大陸漂移),造成地震和火山爆發等一系列地球演化。在這里,具有如此大規模摧毀力的中微子到底為何物呢?
何為中微子?
中微子的名字最早出現于20世紀上半葉。1930年,奧地利物理學家泡利為了解釋中子在衰變成質子和電子(β衰變)時能量出現虧損的問題,提出了一個猜想,認為是一種不可探測的中性粒子帶走了能量。這種粒子隨后被意大利物理學家費米命名為“中微子”,以區別于中子。
這里說的中微子,實際上是一種不帶電的基本粒子。它的質量非常輕(約是電子的千萬分之一),在自然界廣泛存在,具有最強的穿透力,可以像“幽靈”一樣穿透任何物質,同時只參與非常微弱的相互反應,比如:穿越地球直徑大小的物質,在100億個中微子中一般只會有一個與其發生反應。由于中微子難以捕捉和探測,因而也被稱為宇宙的 “隱身人”。它是目前科學界了解最少的基本粒子。
顛覆性的轟動
如今,這位神秘的“隱身人”終于在地下1400米深的實驗室里露面了。據英國《自然》雜志報道,歐洲大型強子對撞機“撞”出了一個令人驚嘆的結果,科學家近日宣布發現一種運動速度比光速還快的中微子。如果這個結果得到證實,現代物理學的基石將被撼動。因為,按照愛因斯坦的狹義相對論理論,光速是宇宙中最快的速度,現代物理學的很多內容都建立在這個理論之上。科學家在精確測量光速方面做了無數次的實驗,但還從未發現過任何微粒運動速度可以超過光速。
有關中微子超光速的發現,美國威斯康星大學麥迪遜分校中微子物理學家卡斯滕?黑格說:“我們很多人可以說都被震驚了。這是非同尋常的結果,如果結果正確的話,我們甚至不能想出其所有意義。我們所知和教育的現代物理都基于愛因斯坦的狹義和廣義相對論。如果意大利研究人員的成果是真實的,那么我認為這將是本世紀物理學的革命。”(引自《計算錯誤還是物理革命?——“超光速中微子”引發廣泛爭議》,新華網,2011年9月28日,下同)
對外界的種種爭議,歐洲核子研究中心中微子項目研究小組成員、日本名古屋大學副教授小松雅宏在為此召開的記者會上也談到,實驗的目的本來是為了測量中微子的質量,而不是中微子的速度,此次成果不過是一個副產品。“如果因為(測量結果)與常識不一致,就不公布結果,不是研究人員應有的正確態度。