物理学家解释超光速中微子:卫星或致64纳秒误差

北京时间10月18日消息，超光速中微子存在意味着爱因斯坦的推测是错误的。至少自从科研人员在意大利通过OPERA试验提出中微子比我们认为的早到60纳秒后，这就一直是一些非常受欢迎的新闻媒体喜欢谈论的话题。对这一异常结果非常感兴趣的科学家从此开始寻找更准确的答案。该消息宣布3周后，arxiv网站的预印版上粘贴出80多种解释。虽然一些人提出新物理学的可能性，例如中微子在额外维中穿行，或者特定能量的中微子的运行速度比光更快，但是很多人为这项试验提出创新性更少的解释。
　　有关超光速的解释，最早出现的一个反对理由来自于一项天体物理学研究。1987年，一颗强大的超新星产生的大量光和中微子涌向地球。虽然中微子探测器观察到这种微粒比光早到大约3小时，但是很有可能是这种超轻粒子先开始向地球方向飞来。中微子很难与物质产生互动，它相对比较容易从爆炸的恒星核里逃逸出来，而光子会被多种元素吸收并重新发射出来，它从恒星核里逃逸出来需要更长时间。如果OPERA试验得出的结果与观测结果一样，科学家认为中微子应该比光早到超过4年时间。
　　其他科学家已经把这一超光速结果应用到采用标准物理模型的任务中，这种模型用来描述所有亚原子粒子以及它们之间的互动。据标准物理模型显示，能量足够高的中微子应该能够通过被称作科恩-格拉肖喷射(Cohen-Glashow emission)的过程产生虚拟电子对。正如诺贝尔奖得主格拉肖和他的同事们在一篇论文里的解释，这些喷射物将会逐渐耗尽超光速中微子产生的能量，导致它们的运行速度放慢下来。
　　理论物理学家马特-施特拉斯勒也在他的博客上说，标准物理模型的特性表明，要让中微子的运行速度比光快，电子也要这样。但是如果电子中微子以OPERA试验提出的速度运行，那么电子至少也应该比光速快十亿分之一。很多试验已经确定电子的理论极限，这很好地排除了上述假设。OPERA科研组利用GPS卫星精确测量探测器与欧洲粒子物理研究所的粒子束之间的730公里的距离，该研究所正是产生中微子的地方。然而根据狭义相对论，如果两名观察员向彼此靠近，将会得出略微不同的结论。
　　由于卫星是在围绕地球运行，中微子源和探测器的位置会不断发生变化。据该论文说，卫星运动会导致64纳秒的误差，几乎与OPERA科研组的观察结果接近。最终，物理学界还需要花费大量时间，并获得大量学术知识，才能为该科研组得出的结果提供真正的解释。在此之前，激烈的争论可能会一直持续下去。