為什麼中微子在實驗中超過了光速?

最愛科學


答:這是七年前的實驗,後來被確定為實驗誤差,屬於一個超光速的烏龍事件。


烏龍起因

2011年9月23日,坐落在瑞士日內瓦北部的歐洲核子研究中心(CERN),經過研究人員慎重考慮後,宣佈了一件轟動科學界的實驗結果,研究團隊名稱為“奧佩拉”,於是我們把該實驗稱作“奧佩拉實驗”。

奧佩拉實驗:研究人員把大量質子加速到接近光速,然後轟擊靶物質,產生了高能量的中微子束;然後中微子穿過厚厚的地下岩石,被距離732公里外的意大利格蘭薩索國家實驗室檢測到,發現中微子速度比光速快了0.0025%;也就是在該實驗中,中微子比光子早到了60.7納秒(實驗誤差不超過10納秒),換成距離是20米。


對於物理學來說,實物運行速度超過光速可不是小事,該事件引起了物理學界的廣泛關注,許多科學家對奧佩拉實驗表示嚴重懷疑。

經過奧佩拉團隊的“縝密”計算,考慮了GPS誤差、地殼運動、月球影響、設備誤差等等,最後確定試驗無誤,得出中微子比光速快的結論,實驗負責人還說到:我們對實驗結果非常有信心,我的研究團隊花了幾個月來校驗數據和設備,沒有發現任何一處錯誤。

這可不得了,以至於英國物理學家Jim Al-Khalili說到:如果奧佩拉的實驗是正確的,那我就在電視直播中,把我的平角內褲吃掉。


再次試驗

奧佩拉的實驗一時沒得到國際認同,於是在11月17日,他們再次進行了實驗,甚至還封鎖道路來防止微小振動,得到的結果還是一樣的——中微子速度超過光速。

這時候科學家就有點頭疼了,也有一些堅信相對論的人,堅持認為奧佩拉的實驗可信度不高,建議其他研究所重複奧佩拉的實驗。

於是美國費米實驗室,決定對奧佩拉的實驗進行檢驗,考慮實驗的準備時間,最快也要在兩年後才能進行。


結果反轉

然後在2012年3月16日,歐洲核子研究中心自己來了個大反轉,宣佈在去年9月份的中微子實驗中,中微子的運行速度並沒有超過光速,實驗結果系兩處錯誤導致:

(1)GPS同步化過程時間誤差;

(2)GPS和計算機的連接存在錯誤;

該事件後來被大家笑話為——實驗設備的連接線沒插好!

當然,費米實驗室的驗證實驗,也就沒必要了,而奧佩拉團隊的領導者,也引咎辭職!


超光速可能嗎?

目前為止,一切試圖超過光速的實驗,都以失敗而告終,愛因斯坦的相對論就如一個屏障,限制了我們宇宙中的信息傳遞速度。

關於中微子超光速的新聞,已經出現不少次了,但都沒有能被科學界認可的數據;中微子的質量非常非常小,以至於中微子的速度幾乎接近光速運行。

科學家從遙遠超新星爆發中發現,在某些超新星爆發中,中微子會比光子早到幾個小時;但是這不足以證明中微子比光速快,因為有解釋到光子在逃離爆炸時受到周圍物質的影響,導致光子多繞了路,而中微子幾乎不受影響。


如果中微子真的像奧佩拉實驗結果那樣,比光速快0.0025%,那麼在超新星爆發中,中微子就不止比光子快幾個小時,而是幾年了。

另外,科學家還指出,在標準模型中,如果電子中微子(中微子的一種)比光速快,那麼電子的速度也會超過光速,可目前為止,人們從未檢測到電子超過光速的情況。


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艾伯史密斯


不可以!記住結論:任何有靜止質量的粒子都不可以以光速運動,更不可能超光速。

人類曾經以為中微子靜止質量為零,這就在理論上證明中微子可以光速運動。

2011年,歐洲國家測中微子的速度才用實驗否定了中微子的光速運動。

這也是科學史上著名的烏龍實驗,當時我還在上高中,聽到新聞報道中微子可能超光速,並引發科學家巨大的爭論。要知道中微子超光速,就意味著相對論基礎崩塌了。



當時就有科學同行立即表態:不用看實驗結論,如果中微子超光速,他就直播吃內褲。可見科學同行對此結果保持高度質疑的態度。

最後實驗也證明,這是由於實驗的失誤導致的謬論。中微子只是很接近光速運動而已。

為什麼中微子不可以達到光速?

狹義相對論在1905發表之後,沒過幾年就被主流科學界認可了。現在被認為是現代物理學的基石。其光速不變的假說被無數實驗驗證。如果超光速粒子存在,相對論的大廈就全盤傾倒,GPS定位的原理就錯了。量子電動力學也就沒有相對論效應。那高速運動的粒子壽命增長的現象就無法解釋了。光速不變被打破,直接導致相對論被推翻,量子力學也會岌岌可危。

我們現在用的科技成果幾乎都來源量子力學的基礎貢獻,不管是手機還是電腦。沒有量子力學,就不可能被髮明出來。

在狹義相對論的的時間膨脹,質速關係,尺縮效應公式中,都具有一個基本的變換因子,這就是洛倫茲因子1/(1-v²/c²)½。其有靜止質量的粒子達到或成果光速的話,那麼速度v就等於或大於光速c,那麼洛倫茲因子中的分母項就0或者為負數,相對論的基礎公式就全錯了。洛倫茲變換就不靠譜了,也不可能在不靠譜的洛倫茲變換中再得到時間靜止或者倒流的結論。

超光速導致時光倒流其實是個偽命題!這種結論和相對論並不兼容


科學認識論


2011年9月23日,歐洲核子研究中心發佈消息:他們探測到了一個超過光速的中微子,速度是30.0006萬千米/秒,比光速快了0.0025%,就是中微子每秒比光速快了7495米。消息一公佈,引起了全世界的轟動,如果這是真的,愛因斯坦的狹義相對論神聖的地位將會受到威脅。

狹義相對論是愛因斯坦在1905年提出,它預言宇宙中所有物質速度不會超過光速,光速是宇宙速度的上限。如果有物質可以超光速,時間旅行很快就會實現。

但99%的科學家對9月23日的中微子超光速實驗都持懷疑態度,英國物理學家艾卡里裡表示:“如果歐洲核子中心的中微子超光速實驗是真的,我就在電視裡表演吃褲子”。

2012年3月,歐洲核子中心的中微子實驗存在錯誤

根據《科學》雜誌報道:歐洲核子中心的內部人員透露,中微子速度的誤差是鏈接GPS接收器和電腦之間的光攬鬆動導致的。歐洲核子研究中心隨後也證實了中微子速度的錯誤。同時兩位研究隊的領導引咎辭職。

宇宙中充滿著讓人難以想象的,質量幾乎為0的亞原子微粒:中微子,它被稱為“宇宙幽靈粒子”。已產生3項與它相關的諾貝爾獎。


弄潮科學


並不能,除非靜止質量為零,否則是不可能達到光速的。


^中微子研究裝置^

中微子這個概念最早是由泡利提出,為了解決β衰變出現的異常情況。


β衰變是指粒子衰變過程中釋放一個電子和一箇中微子,不過最開始研究時,人們還沒有中微子的概念。當時一個奇怪的現象出現了,粒子衰變時損失的能量要大於一個電子帶走的能量!!難道能量守恆錯了?


後來泡利為了解決這個問題,提出了β衰變時還有一種新粒子被釋放出來,稱為中微子。不過那時候認為這個新粒子靜止質量為零,電中性,速度為光速。

直到上世紀末,科學家確認了中微子振盪的存在,藉此證實了中微子靜止質量不為零,因此它的速度也就不能達到光速了。

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賽先生科普



在我們的宇宙中,任何有靜止質量的物體都不能達到光速或者超光速,只有靜止質量為0的光可以以光速飛行,宇宙膨脹速度超光速是因為宇宙空間本身的運動不受相對論制約,並且宇周膨脹本身也不傳遞信息,量子糾纏的速度雖然超過光速好幾個數量級,但是量子糾纏目前只能用來加密信息而無法傳遞信息。

可以說自從科學家們證明光速不可被超越和光速不變後,人們一直在尋找宇宙中的超光速現象,而中微子是一種擁有微小質量的粒子,本身可以接近光速運動,但是不可能超過光速。


2011年的時候科學家在奧佩拉實驗中發現中微子的運行速度比光還快,這個消息直接引起了物理學界大地震,很多物理學家都主張重複奧佩拉實驗,但是重複後發現中微子的運行速度仍然是超光速,直到2012時才發現所謂的中微子超光速不過是因為光纖接頭鬆動導致的,所以說中微子超光速其實是一個大烏龍,原來主導中微子超光速實驗的主任也引咎辭職了,後來的繼任者重新測量了中微子的速度,證明了中微子並沒有超過光速。

現如今科學界已經不不相信有哪種粒子可以以超光速運動了,光速彷彿是我們宇宙的基本框架之一,光速可以被超越就意味著人類所有科學理論的崩塌,意味著人類幾百年來的科學全都是錯的。



如果光速可以被超越,那麼就說明我們現在的理論全都是錯的,但是我們現在的科技水平完全是靠之前的科學理論才發展起來的。


宇宙探索未解之迷


中微子真的可以超過光速嗎?為什麼?

這是當年物理界的一大新聞,甚至在各種不嫌事大的雜誌上甚至都出現了“中微子超光速之謎”!而且被列為當今十大謎團之首......

歐洲核子研究中心(CERN)產生中微子在穿透了732公里的地下岩層到達意大利的格蘭薩索國家實驗室,比光速到達的時間快了大概60.7納秒,這個差異大概可以讓光跑20M!

位於地下的歐洲核子研究中心中微子發射裝置示意圖!但這個令無數人歡呼雀躍、也讓很多人目瞪口呆、但更多的是無比淡定的結果並沒有持續多久,因為在重複實驗仍得到相同結果的情況下反覆排查是發現GPS存在同步時間誤差,而造成誤差的似乎是光纖接口同軸度上存在誤差而導致的誤碼率加大速度延遲的問題!

當然吃瓜群眾的經典終結就是“光纖沒插好”!你看,勞動人民的眼睛是雪亮的,一句話切中要害!你無論把故障形容到多麼高大上都沒用,人家一句話直接將你打回原形!

因此中微子超光速就是一個烏龍事件,儘管是設備問題導致,但此事在科學界引起的影響實在太大,而最終導致的結果就是團隊領導引咎辭職!


星辰大海路上的種花家


按照相對論,既然物質能把時空壓彎,那麼時空就是一種突破我們認知的場。以前有科學家認為是以太。後來說是真空,什麼也沒有,現在科學又發現時空不空,時刻有真空能以及虛粒子及粒子。如果把時空看做一種特殊的場,許多問題就有答案了,譬如,光速,為什麼是30萬。因為在時空場中就是勻速直線運動。


癲濟哥


關於中微子超越光速的實驗早已經被證明是實驗過程中的誤差導致的,因為微觀粒子速度很快,也很容易受到外界各種因素影響,即使極其細微的影響也是造成穿越光速的假象,而人類呢不可能做到不對中微子的速度有任何影響!

事實上,當時實驗團隊提出中微子速度超越光速時(應該是在2011年)就有很多科學家站出來表態一定是實驗某個環節出現誤差了,事實上真的如此!

而這個實驗的真實結果也再次證明了“光速不可超越”,這也是愛因斯坦相對論的基礎,而相對論和量子理論是當今物理學界兩大基礎理論,如果有任何事物的速度可以超越光速,整個物理學界都會面臨崩塌,甚至人類的一切科學理論都要推翻重來!

“光速限制”直接決定了我們熟知的因果關係,原因在結果之前。而如果光速可以被超越,意味著因果關係可以變成“果因關係”,我們先看到了結果,再看到原因!

比如說,你看到一個人不小心打碎杯子,這是一個很正常的自然現象,但如今你看到的是杯子先被打碎了,然後看到了是誰打碎了杯子,你是不是會瘋了?

說白了,光速不可超越是我們四維時空中一切事物的存在基礎,有人說到了更高的時空就不會有光速限制,或許吧,但起碼我們首先要證明高維時空真的存在,而不能僅僅是猜想!


宇宙探索


中微子是輕子的一種,是組成世界最基本的粒子之一。中微子的個子極微小不帶電,直徑只有電子的百萬分之一。自由的中微子速度接近光速,但他的速度絕對不會超越光速。

十九世紀末,二十世紀初,科學家通過對放射線的研究發現,能量的吸收和發射不是連續性的。但奇怪的是物質在β衰變過程中,釋放出的電子組成的β射線光譜卻展現出它的連續性。而電子只帶了能量的一小部分,還有大部分能量失蹤。科學家據此認為β衰變過程中,能量守恆定律失效。1930年物理學家泡利提出一個假:認為β衰變過程中,同時還有一種靜止質量為人,不帶電的中性粒子(而又區別於光子)放射出去,帶走了一部分能量,因而出現了能量虧損,並將它命名為中微子。β衰變就是核內一箇中子通過弱相互作用衰變成一個電子,一個質子和一箇中微子。這個假說直到1956年才得到證實。1956年美國科家萊因斯和科萬在實驗室中直接觀察到了中微子。中微子是一種極其神密的粒子,不帶電,質量極小,幾乎不與其它物質相互作用,在自然界中廣泛存在。有極強的穿透力,它能透有人體,牆壁,山脈乃至整個行星。有的資料說某些中微子甚至可穿越中子星(中子星質量大約是太陽的1一2倍,而直徑只有十千米左右。假使將地地球壓縮到中子筒並太,直徑不超過22米。它的密度達到1一10億噸/立分釐米)。所以在地球上想捕捉到中微子是絕對不可能的。被人們形象的喻為宇宙中的隱身人。中微子的質量雖小卻不等於零。因此它的運行速度永遠也不會達到和超越光速。

自然世界無其不有。我敢預言,自然界中一定有能夠超越中微子和光子的超輕粒子,它的速度一定會無限倍大於光速,這種粒子一定能穿黑洞天體。這種粒子一定是超物質性的。這才能符合自然法則,即有其盾必有其矛。只是人微言輕。等人們發現這些粒子時,並不會想起在某年某月某日曾有人預測到這種粒子的存在。


閒散人居士


中微子就是波長為零的光子,其能量與幅度相關,所以以光速運行並會有振盪。你列舉的例子是他們犯了一個超低級錯誤造成——光纖連接頭沒鎖緊。


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