作业帮目前有没有比光速快的我想有比光速快的速度的话以后人类应该能发明像超光速快的飞行器
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/30 21:15:55
目前有没有比光速快的
我想有比光速快的速度的话以后人类应该能发明像超光速快的飞行器
我想有比光速快的速度的话以后人类应该能发明像超光速快的飞行器
2011年9月底,曾经发现顶夸克的美国费米实验室宣布,他们的万亿电子伏加速器于9月30日关闭.之所以如此,是因为费米实验室计划转向一项新的研究,也就是对意大利OPERA实验发现的“超光速中微子”的结果进行验证.
在9月底,这个属于意大利Gran Sasso国家实验室名下的OPERA项目组可以说是赚足了眼球.《自然》杂志上的一篇文章称“OPERA”的实验装置接收到了来自730公里外位于Geneva欧洲核子研究中心(CERN)发出的中微子.而中微子穿越这段距离的时间比光速快60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒）.
中微子是一种不带电的基本粒子,该粒子具有最强的穿透力.
这一结果与爱因斯坦相对论中 “光速无法超越”理论相矛盾.很多科学家都心存怀疑,其中最有名的是1979年诺贝尔物理学奖得主格拉肖,他因统一了电弱理论而获奖.他宣称由于中微子在从Geneva到Gran Sasso的传播过程中会损失能量,因此中微子的超光速现象是不可能发生的.
那么,究竟是OPERA错了?还是爱因斯坦错了?
真真假假
“我感到非常的震惊.” OPERA项目的发言人,瑞士伯尔尼大学物理学家Antonio Ereditato这样说.他表示经过数月的研究和交叉检查,他们并没有发现任何可以得出有关这个测量结果的解释,所以将这个研究结果公布.“我们将继续研究,同时也期待着其他机构的测量以便对我们的工作进行评估.”
OPERA项目组有160余人,他们来自各个国家.在高能物理所曹俊研究员看来,正式发表的结果肯定经过了反复推敲验证,他们文章中基本上每个重要的数字都采用不同方法检验或独立验证.“他们出错的概率要比相对论出错的概率大.但是凭空猜测他们哪里做错了,肯定是不靠谱的.也有可能什么地方他们没有想到.也有可能是中微子有什么特殊的性质.”曹俊这样告诉《科学新闻》.
OPERA的中微子大部分来自CERN的?仔粒子的衰变,然后它们在地壳中传播730公里到达Gran Sasso.跟传统高能物理实验不同,中微子实验并没有隧道,这是因为中微子和其他粒子的相互作用非常弱,他们能够在岩层中以近光速传播.“这个性质是中微子特有的,也是只能在中微子中观测到超光速现象的可能原因.”中国科学院高能物理研究所的Jarah Evslin解释称,之所以能观测到超光速现象,除了误差外,其可能原因还在于中微子的特质.
中国科学院高能物理研究所研究员张新民、Jarah Evslin、Emilio Ciuffoli以及刘杰,围绕OPERA的实验进行了相关研究.他们提出了一个能够很好解释OPERA结果的模型.他们认为对超光速中微子的一个主要限制是来自超新星1987A的中微子观测.在这个模型中,他们发现暗能量在可见物质高密度区聚集,例如地球附近.“因此,中微子只能在地球附近以超光速传播,而在太空中,由于可见物质稀少,暗能量不能聚集,中微子也就不能超过光速.”Jarah Evslin这样说.
事实上,观测到超光速中微子现象OPERA并不是独一家.早在2007年,美国费米实验室MINOS实验就曾经观测到类似的状况,但是当时并没有引起重视.
“费米实验室的MINOS实验结果没有被证伪.但是只有2个多标准偏差,显著性不够.OPERA超光速的结果达到了6个标准偏差,因此引起了重视.但不能排除实验做错了.”曹俊说.
据介绍,在粒子物理理论被验证的过程中,并未规定重复试验的次数.但是在单个实验中,如果达到5倍标准偏差的显著水平就可以确认.故OPERA实验相比费米的MINOS的实验更引人关注.
Jarah Evslin认为,之前由于费米MINOS实验的误差较大所以可信度低,而现在OPERA发现了相同的现象,因此费米的实验就值得商榷了.他指出,目前中微子只是比光速快了近7000米/秒,这么小的差别是很难被观测到的.主要有以下两个原因：中微子接收器位于地面以下1000米,不能直接用GPS来测时间；两年间,OPERA实验捕捉了16000个中微子束,中微子脉冲不是瞬时发出的,而是在一个约10000纳秒的时间内连续发出的.因此,我们无法区别探测到的中微子是在哪一刻发射出来的.在实验上这非常难下定论也非常容易发生错误.
如何验证
对于OPERA究竟是对还是错,这个问题也许OPERA自己并不能给出答案.这需要其他实验室给予帮助.
“由于超光速现象会撼动现代物理学的基础,所以我认为我们需要更多的中微子实验来检验OPERA的结果.”Jarah Evslin告诉《科学新闻》,如果在这次实验中,OPERA在某个细节上犯了错,那么下次实验他们还会继续犯同样的错误.所以对下次的结果仍然不能相信.因此必须在一到两年内有其他两个实验对OPERA的结果进行检验,一个就是美国费米实验室的MINOS实验,第二个是日本的T2K实验.
和许多物理学家一样,Jarah Evslin对OPERA的实验结果虽然心存疑虑,但仍认为是值得商榷的.“如果明年费米实验室的MINOS实验能够证实OPERA的结果,那么我认为这个实验就基本是正确的了.”Jarah Evslin这样告诉《科学新闻》.
据了解,为了对OPERA实验进行验证,目前费米实验室的MINOS提出了升级后的计划.其中包括采用更精确的时间测量方法,采用新的GPS传感器、原子钟和探测器,来将中微子到达时间误差控制在2纳秒.预计最快将在2014年得出结果.
在Jarah Evslin看来,费米实验室想要提高精度就必须在时间和距离两个方面上努力.特别是时间校准上必须在发生端和接收端下功夫.这是因为OPERA实验在距离校准上做得非常好,甚至能够探测到大陆板块移动.OPERA实验利用了多种独立的手段以及时间上最精准的钟来校时.因此,费米实验室至少要达到相同的水平,才可以确保实验结果的准确.
而除了校准时间外,“当然,能够延长中微子的传播距离是最好的,这样的话,时间可以不用探测的那么精确.但是这样一来我们就需要一个新的探测器,而建造一个新的探测器绝对不是一两年能够搞定的.”Jarah Evslin表示.
Jarah Evslin看来,在OPERA的结果得到确认之前,理论物理学家应该从理论方面考虑超光速的可能性,这样能够为实验设计提供帮助.因为,毕竟理论学家的“实验”比科学家的实验便宜很多.■
《科学新闻》 (科学新闻2011年第11期 学界)
2012年3月末物理学家们宣布,之前那项对爱因斯坦相对论的基础——光速极限理论提出挑战的实验已经被确认存在错误.后续的验证实验已经证明,和所有其它事物一样,中微子同样遵循爱因斯坦指出的宇宙速度极限法则.
在9月底,这个属于意大利Gran Sasso国家实验室名下的OPERA项目组可以说是赚足了眼球.《自然》杂志上的一篇文章称“OPERA”的实验装置接收到了来自730公里外位于Geneva欧洲核子研究中心(CERN)发出的中微子.而中微子穿越这段距离的时间比光速快60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒）.
中微子是一种不带电的基本粒子,该粒子具有最强的穿透力.
这一结果与爱因斯坦相对论中 “光速无法超越”理论相矛盾.很多科学家都心存怀疑,其中最有名的是1979年诺贝尔物理学奖得主格拉肖,他因统一了电弱理论而获奖.他宣称由于中微子在从Geneva到Gran Sasso的传播过程中会损失能量,因此中微子的超光速现象是不可能发生的.
那么,究竟是OPERA错了?还是爱因斯坦错了?
真真假假
“我感到非常的震惊.” OPERA项目的发言人,瑞士伯尔尼大学物理学家Antonio Ereditato这样说.他表示经过数月的研究和交叉检查,他们并没有发现任何可以得出有关这个测量结果的解释,所以将这个研究结果公布.“我们将继续研究,同时也期待着其他机构的测量以便对我们的工作进行评估.”
OPERA项目组有160余人,他们来自各个国家.在高能物理所曹俊研究员看来,正式发表的结果肯定经过了反复推敲验证,他们文章中基本上每个重要的数字都采用不同方法检验或独立验证.“他们出错的概率要比相对论出错的概率大.但是凭空猜测他们哪里做错了,肯定是不靠谱的.也有可能什么地方他们没有想到.也有可能是中微子有什么特殊的性质.”曹俊这样告诉《科学新闻》.
OPERA的中微子大部分来自CERN的?仔粒子的衰变,然后它们在地壳中传播730公里到达Gran Sasso.跟传统高能物理实验不同,中微子实验并没有隧道,这是因为中微子和其他粒子的相互作用非常弱,他们能够在岩层中以近光速传播.“这个性质是中微子特有的,也是只能在中微子中观测到超光速现象的可能原因.”中国科学院高能物理研究所的Jarah Evslin解释称,之所以能观测到超光速现象,除了误差外,其可能原因还在于中微子的特质.
中国科学院高能物理研究所研究员张新民、Jarah Evslin、Emilio Ciuffoli以及刘杰,围绕OPERA的实验进行了相关研究.他们提出了一个能够很好解释OPERA结果的模型.他们认为对超光速中微子的一个主要限制是来自超新星1987A的中微子观测.在这个模型中,他们发现暗能量在可见物质高密度区聚集,例如地球附近.“因此,中微子只能在地球附近以超光速传播,而在太空中,由于可见物质稀少,暗能量不能聚集,中微子也就不能超过光速.”Jarah Evslin这样说.
事实上,观测到超光速中微子现象OPERA并不是独一家.早在2007年,美国费米实验室MINOS实验就曾经观测到类似的状况,但是当时并没有引起重视.
“费米实验室的MINOS实验结果没有被证伪.但是只有2个多标准偏差,显著性不够.OPERA超光速的结果达到了6个标准偏差,因此引起了重视.但不能排除实验做错了.”曹俊说.
据介绍,在粒子物理理论被验证的过程中,并未规定重复试验的次数.但是在单个实验中,如果达到5倍标准偏差的显著水平就可以确认.故OPERA实验相比费米的MINOS的实验更引人关注.
Jarah Evslin认为,之前由于费米MINOS实验的误差较大所以可信度低,而现在OPERA发现了相同的现象,因此费米的实验就值得商榷了.他指出,目前中微子只是比光速快了近7000米/秒,这么小的差别是很难被观测到的.主要有以下两个原因：中微子接收器位于地面以下1000米,不能直接用GPS来测时间；两年间,OPERA实验捕捉了16000个中微子束,中微子脉冲不是瞬时发出的,而是在一个约10000纳秒的时间内连续发出的.因此,我们无法区别探测到的中微子是在哪一刻发射出来的.在实验上这非常难下定论也非常容易发生错误.
如何验证
对于OPERA究竟是对还是错,这个问题也许OPERA自己并不能给出答案.这需要其他实验室给予帮助.
“由于超光速现象会撼动现代物理学的基础,所以我认为我们需要更多的中微子实验来检验OPERA的结果.”Jarah Evslin告诉《科学新闻》,如果在这次实验中,OPERA在某个细节上犯了错,那么下次实验他们还会继续犯同样的错误.所以对下次的结果仍然不能相信.因此必须在一到两年内有其他两个实验对OPERA的结果进行检验,一个就是美国费米实验室的MINOS实验,第二个是日本的T2K实验.
和许多物理学家一样,Jarah Evslin对OPERA的实验结果虽然心存疑虑,但仍认为是值得商榷的.“如果明年费米实验室的MINOS实验能够证实OPERA的结果,那么我认为这个实验就基本是正确的了.”Jarah Evslin这样告诉《科学新闻》.
据了解,为了对OPERA实验进行验证,目前费米实验室的MINOS提出了升级后的计划.其中包括采用更精确的时间测量方法,采用新的GPS传感器、原子钟和探测器,来将中微子到达时间误差控制在2纳秒.预计最快将在2014年得出结果.
在Jarah Evslin看来,费米实验室想要提高精度就必须在时间和距离两个方面上努力.特别是时间校准上必须在发生端和接收端下功夫.这是因为OPERA实验在距离校准上做得非常好,甚至能够探测到大陆板块移动.OPERA实验利用了多种独立的手段以及时间上最精准的钟来校时.因此,费米实验室至少要达到相同的水平,才可以确保实验结果的准确.
而除了校准时间外,“当然,能够延长中微子的传播距离是最好的,这样的话,时间可以不用探测的那么精确.但是这样一来我们就需要一个新的探测器,而建造一个新的探测器绝对不是一两年能够搞定的.”Jarah Evslin表示.
Jarah Evslin看来,在OPERA的结果得到确认之前,理论物理学家应该从理论方面考虑超光速的可能性,这样能够为实验设计提供帮助.因为,毕竟理论学家的“实验”比科学家的实验便宜很多.■
《科学新闻》 (科学新闻2011年第11期 学界)
2012年3月末物理学家们宣布,之前那项对爱因斯坦相对论的基础——光速极限理论提出挑战的实验已经被确认存在错误.后续的验证实验已经证明,和所有其它事物一样,中微子同样遵循爱因斯坦指出的宇宙速度极限法则.