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物理学
微中子并没有超光速
超越光速的粒子？物理学家说，其实没那麽快。
撰文□卡司塔维奇（Davide Castelvecchi）

如果你漏掉这则新闻，那我来告诉你。2011年9月，有个物理团队发表了一份报告，表示
微中子这种次原子粒子有可能违反爱因斯坦狭义相对论所设定的光速极限。参与「微中子
振□感光追踪仪」（Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus, OPERA
）实验的研究人员表示，他们从瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究组织（CERN）朝义大利拉
奎拉地底的格兰沙索国家实验室发射微中子束，根据他们的计算，微中子抵达目的地的时
间，比光速还快了60奈秒。



其他专家对此发出强烈警告，要求确认实验数据是否精确，尤其先前实验所获得的结果是
微中子的确遵守光速极限。9月29日，美国波士顿大学的科恩（Andrew Cohen）与格拉肖
（Sheldon Glashow）在网路上发表了一篇简要的论文，计算出微中子只要超过光速，便
会放射出速度较慢的粒子，接著便丧失能量，并在後头留下一道较慢粒子的轨迹，这些粒
子则会由地壳吸收。这道轨迹就像是超音速喷射机呼啸而过之後，在身後留下的音爆。



不过，在义大利格兰沙索国家实验室所侦测到的微中子能量，却跟刚从CERN发出的微中子
差不多，科恩和格拉肖因而对於所测得的速度真实性感到怀疑。科恩解释道：「当所有粒
子具有同样的最高速度，一个粒子就不可能因为放射出另一个粒子而丧失能量。但倘若这
些粒子所拥有的最高速度并不相同，那麽这种情况就有可能发生。」



这类效应其实并不陌生，当电子以较高速（光速）行进，而光本身则因为通过水或空气之
类的介质而慢下来时，也会出现类似情况。此时电子在该介质中的速度，会比光子在相同
介质中所能达到的最高速度还快，电子这时会发射出光子而丧失能量。不同速度极限的粒
子之间传递能量的现象，称为之切仑科夫辐射，正是这种效应让核能电厂的反应炉发射出
偏蓝的光。



就微中子的例子而言，根据科恩和格拉肖的计算，微中子的尾波应该主要是由电子与正子
这样的物质和反物质对所组成。更重要的是，由於电子□正子对的产生率，一个超光速微
中子从CERN飞行到格兰沙索时，会损失大部份能量。何况，这些粒子的起始速度可能也不
是超光速。



美国亚利桑那州立大学的理论物理学家克劳斯（Lawrence M. Krauss）说：「这篇论文解
答了一切，是一篇非常出色的论文。」所以，最後还是爱因斯坦对罗？既然爱因斯坦的相
对论可以取代牛顿物理学，而物理学家自然也会竭尽所能想找爱因斯坦理论的碴。的确，
科恩也说：「我们从未停止检验自己想法，即便是那些已经根基稳固的理论。」（宋宜真
　译）

【本文转载自科学人2012年第119期1月号】

《科学人》网站 http://www.sa.ylib.com

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