中微子疑案懸而未決中國專家受訪解讀

　　在一家酒吧門口，酒保說：“我們不允許比光速還快的中微子進到這兒。”話剛落，他看到一顆中微子來到了酒吧門口。

　　最近，這個笑話在物理學界流傳開來。今年9月，歐洲原子能研究機構（CERN）與大型中微子振蕩實驗（OPERA）項目組發布消息，中微子的速度快于光速。這種微粒子有可能穿越時間，才讓酒保看到中微子的到來。

　　兩個月來，許多物理學家表示對實驗結果心存質疑。近日，OPERA研究人員發布了新產生的實驗數據，再次確認了此前轟動一時的“中微子超光速”實驗結果。

　　然而，多名物理學家仍對此結果表示不信服，中微子疑案仍然懸而未決。

修正最重要的系統誤差

　　“上一次實驗結果實際上只是一場意外。”中科院理論物理所研究員李淼哈哈大笑起來。

　　2005年，OPERA項目開始從位于日內瓦的CERN將高能中微子束送到730公里外的意大利地下Gran Sasso實驗室，試圖對中微子振蕩現象進行探索。研究人員用10.5微秒的脈沖質子束來產生中微子，在數據分析中，他們意外地發現中微子比光速快了60納秒。

　　然而，面對難以置信的實驗結果，物理學家首先考慮到的是“誤差”。“發射中微子的束團太長。”中科院高能物理所研究員曹俊稱，“儀器探測到一個中微子的時候，我們并不知道它是束團中的哪一個質子產生的。”

　　這的確是那次毫無準備的實驗中，最受詬病的系統誤差。

　　今年10月22日起，為了消除這個誤差，OPERA實驗特地將中微子束團縮短到3納秒，并相隔524納秒發出。這樣的改進使每個能探測到的中微子都能找到準確的發射時間。

　　“中微子跑完全部700多公里的路程，只需要2微秒多，但由于它‘羞于’和物質發生相互作用，所以太難檢測到它。”李淼和基本粒子打了多年交道，諳熟中微子的個性。

　　因此，11月6日結束時，探測器只測到20個中微子。與原來的實驗結果一致，新的實驗證明，中微子比光快62.1納秒，誤差為3.7納秒。

　　曹俊認為，這項改進的確增加了結果的可靠性，但是，仍有大量的誤差來源存在疑點。“如果說，上次實驗后，我認為99%是實驗錯了，這次我認為90%實驗錯了。”

　　李淼稱，這次實驗沒有改進其他項目，只是從技術上改進了大家最關心的問題。

“他們沒有說服我”

　　“他們仍然沒能說服我。”這是清華大學物理系教授陶嘉琳的第一反應。

　　陶嘉琳曾作為一名實驗物理學家在費米實驗室和CERN工作過。“盡管修正了我們此前最關心的問題，但是，GPS設備的精度讓我懷疑。”她說。

　　其實，早在4年前，費米實驗室的研究者們發現中微子速度超過光速400多納秒，但被研究者們一致認為是GPS帶來的誤差。而并沒有進行更深入的研究。

　　“后來的實驗，CERN也沒有對可能產生問題的GPS進行更換。”陶嘉琳說，“這是一項很復雜的工程。”

　　正因為如此，一些物理學家猜測，CERN將帶著大量系統誤差的結果發布出來，目的之一便是為了告訴項目方：是更換精度更高設備的時候了。

尋找中微子的魔幻性質

　　就在實驗物理學家忙著進行獨立實驗時，一些理論物理學家認為，也許中微子具有某種“魔幻”性質，才讓它們看上去跑過了光速。

　　“第一次實驗后的幾天內，已經有20篇左右的理論文章試圖解釋這個現象。”李淼說，“多數是修改中微子的色散關系，也就是速度和能量的關系。”

　　中科院高能物理所研究員張新民提出，地球附近聚集的暗能量與中微子相互作用，使中微子在暗能量中傳播時超光速了。

　　“這是基于我們在2003年提出的‘中微子暗能量’模型。”他說。

　　另一個模型則認為，除了長度、寬度、高度、時間四維外，還存在額外維度。中微子從額外維度抄了近路，才得以使經過計算的速度超過光速。

　　然而，在物理學家們看來，這些解釋還不足以成為完整的理論體系，僅僅是一些模型。

　　“目前不少理論猜測還顯得很牽強，不足為憑。”曹俊認為。

　　目前，物理學界都在翹首等候美國費米實驗室對CERN實驗結果的驗證，期待為中微子疑案蓋棺定論。