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中微子真的可以超过光速吗?为什么?中微子的速度比光快吗

作者:机械网
文章来源:本站

  

中微子真的可以超过光速吗?为什么?中微子的速度比光快吗

  

中微子真的可以超过光速吗?为什么?中微子的速度比光快吗

  有种观点,说光的时间归零,按照这种观点,光应该是相对宇宙的整体来说,可能是相对静止的。光,很普通,宇宙中到处都是,但它的性质又很深奥,它把整个宇宙联系在了一起,对于光子来说,时间归零了,它有空间概念吗?不知道。不仅如此,光的很多不知道有待人类去研究、探索。光,可能是人类认识宇宙本质的一把钥匙。

  中微子,人类所所认识到的是它超强的穿透性,这种物质就包含在它的名字当中:(1)、“中”,即中性,不受电磁力的影响,运动起来畅通无阻;(2)、“微”,即小,可能现在发现的粒子当中没有比它还小的吧,我们知道,一个原子中99点几以上的是空间,而向原子核级看,向夸子级看,和再向人类还没有认知更深级,其密度是逐渐增大的,其内部空间可能要小点,但也小不到那里去,就是说物质的路大部分是空间,而物体只有碰到物体的实体时,才会停下来,这是中微子强大的穿透力的另一个原因,比如一个中微子在穿过一个原子时,绝大部分是空间,而遇到电子与原子核的概率已经很低了,但是,电子、原子核内部的空间又占绝大部分,碰到比它小的粒子(我认为是存在的)或者说比它更坚硬的实体的可能性太小太小了。再者,由于很小,质量也就很小,与其它物体的相互作用也必将很小,这也是穿透力强的一个原因。

  中微子的速度比光子小点吧。为什么小点,就不知道了,可能是物体发出光子与中微子的机制不同吧。题目的提问是速度问题,而又知道的少,所以答非所问了,只能说点知道的了。

  不可以!记住结论:任何有静止质量的粒子都不可以以光速运动,更不可能超光速。

  人类曾经以为中微子静止质量为零,这就在理论上证明中微子可以光速运动。

  2011年,欧洲国家测中微子的速度才用实验否定了中微子的光速运动。

  这也是科学史上著名的乌龙实验,当时我还在上高中,听到新闻报道中微子可能超光速,并引发科学家巨大的争论。要知道中微子超光速,就意味着相对论基础崩塌了。

  当时就有科学同行立即表态:不用看实验结论,如果中微子超光速,他就直播吃内裤。可见科学同行对此结果保持高度质疑的态度。

  最后实验也证明,这是由于实验的失误导致的谬论。中微子只是很接近光速运动而已。

  狭义相对论在1905发表之后,没过几年就被主流科学界认可了。现在被认为是现代物理学的基石。其光速不变的假说被无数实验验证。如果超光速粒子存在,相对论的大厦就全盘倾倒,GPS定位的原理就错了。量子电动力学也就没有相对论效应。那高速运动的粒子寿命增长的现象就无法解释了。光速不变被打破,直接导致相对论被推翻,量子力学也会岌岌可危。

  我们现在用的科技成果几乎都来源量子力学的基础贡献,不管是手机还是电脑。没有量子力学,就不可能被发明出来。

  在狭义相对论的的时间膨胀,质速关系,尺缩效应公式中,都具有一个基本的变换因子,这就是洛伦兹因子1/(1-v2/c2)?。其有静止质量的粒子达到或成果光速的话,那么速度v就等于或大于光速c,那么洛伦兹因子中的分母项就0或者为负数,相对论的基础公式就全错了。洛伦兹变换就不靠谱了,也不可能在不靠谱的洛伦兹变换中再得到时间静止或者倒流的结论。

  超光速导致时光倒流其实是个伪命题!这种结论和相对论并不兼容

  可以说自从科学家们证明光速不可被超越和光速不变后,人们一直在寻找宇宙中的超光速现象,而中微子是一种拥有微小质量的粒子,本身可以接近光速运动,但是不可能超过光速。

  现如今科学界已经不不相信有哪种粒子可以以超光速运动了,光速仿佛是我们宇宙的基本框架之一,光速可以被超越就意味着人类所有科学理论的崩塌,意味着人类几百年来的科学全都是错的。

  如果光速可以被超越,那么就说明我们现在的理论全都是错的,但是我们现在的科技水平完全是靠之前的科学理论才发展起来的。

  并不能,除非静止质量为零,否则是不可能达到光速的。

  ^中微子研究装置^

  中微子这个概念最早是由泡利提出,为了解决β衰变出现的异常情况。

  β衰变是指粒子衰变过程中释放一个电子和一个中微子,不过最开始研究时,人们还没有中微子的概念。当时一个奇怪的现象出现了,粒子衰变时损失的能量要大于一个电子带走的能量!!难道能量守恒错了?

  后来泡利为了解决这个问题,提出了β衰变时还有一种新粒子被释放出来,称为中微子。不过那时候认为这个新粒子静止质量为零,电中性,速度为光速。

  直到上世纪末,科学家确认了中微子振荡的存在,借此证实了中微子静止质量不为零,因此它的速度也就不能达到光速了。

  中微子是不可以超过光速。中微子也是轻子的一种,因为中微子是-种非常轻质量,所以含有质量物质不可能超过光速。

  中微子真的可以超过光速吗?为什么?

  这是当年物理界的一大新闻,甚至在各种不嫌事大的杂志上甚至都出现了“中微子超光速之谜”!而且被列为当今十大谜团之首......

  欧洲核子研究中心(CERN)产生中微子在穿透了732公里的地下岩层到达意大利的格兰萨索国家实验室,比光速到达的时间快了大概60.7纳秒,这个差异大概可以让光跑20M!

  位于地下的欧洲核子研究中心中微子发射装置示意图!但这个令无数人欢呼雀跃、也让很多人目瞪口呆、但更多的是无比淡定的结果并没有持续多久,因为在重复实验仍得到相同结果的情况下反复排查是发现GPS存在同步时间误差,而造成误差的似乎是光纤接口同轴度上存在误差而导致的误码率加大速度延迟的问题!

  当然吃瓜群众的经典终结就是“光纤没插好”!你看,劳动人民的眼睛是雪亮的,一句话切中要害!你无论把故障形容到多么高大上都没用,人家一句话直接将你打回原形!

  因此中微子超光速就是一个乌龙事件,尽管是设备问题导致,但此事在科学界引起的影响实在太大,而最终导致的结果就是团队领导引咎辞职!

  你这个提前60秒到达,就让我崩溃了,知道光速是多少吗?

  答:这是七年前的实验,后来被确定为实验误差,属于一个超光速的乌龙事件。

  2011年9月23日,坐落在瑞士日内瓦北部的欧洲核子研究中心(CERN),经过研究人员慎重考虑后,宣布了一件轰动科学界的实验结果,研究团队名称为“奥佩拉”,于是我们把该实验称作“奥佩拉实验”。

  奥佩拉实验:研究人员把大量质子加速到接近光速,然后轰击靶物质,产生了高能量的中微子束;然后中微子穿过厚厚的地下岩石,被距离732公里外的意大利格兰萨索国家实验室检测到,发现中微子速度比光速快了0.0025%;也就是在该实验中,中微子比光子早到了60.7纳秒(实验误差不超过10纳秒),换成距离是20米。

  对于物理学来说,实物运行速度超过光速可不是小事,该事件引起了物理学界的广泛关注,许多科学家对奥佩拉实验表示严重怀疑。

  经过奥佩拉团队的“缜密”计算,考虑了GPS误差、地壳运动、月球影响、设备误差等等,最后确定试验无误,得出中微子比光速快的结论,实验负责人还说到:我们对实验结果非常有信心,我的研究团队花了几个月来校验数据和设备,没有发现任何一处错误。

  这可不得了,以至于英国物理学家Jim Al-Khalili说到:如果奥佩拉的实验是正确的,那我就在电视直播中,把我的平角内裤吃掉。

  奥佩拉的实验一时没得到国际认同,于是在11月17日,他们再次进行了实验,甚至还封锁道路来防止微小振动,得到的结果还是一样的——中微子速度超过光速。

  这时候科学家就有点头疼了,也有一些坚信相对论的人,坚持认为奥佩拉的实验可信度不高,建议其他研究所重复奥佩拉的实验。

  于是美国费米实验室,决定对奥佩拉的实验进行检验,考虑实验的准备时间,最快也要在两年后才能进行。

  然后在2012年3月16日,欧洲核子研究中心自己来了个大反转,宣布在去年9月份的中微子实验中,中微子的运行速度并没有超过光速,实验结果系两处错误导致:

  (1)GPS同步化过程时间误差;

  (2)GPS和计算机的连接存在错误;

  该事件后来被大家笑话为——实验设备的连接线没插好!

  当然,费米实验室的验证实验,也就没必要了,而奥佩拉团队的领导者,也引咎辞职!

  目前为止,一切试图超过光速的实验,都以失败而告终,爱因斯坦的相对论就如一个屏障,限制了我们宇宙中的信息传递速度。

  关于中微子超光速的新闻,已经出现不少次了,但都没有能被科学界认可的数据;中微子的质量非常非常小,以至于中微子的速度几乎接近光速运行。

  科学家从遥远超新星爆发中发现,在某些超新星爆发中,中微子会比光子早到几个小时;但是这不足以证明中微子比光速快,因为有解释到光子在逃离爆炸时受到周围物质的影响,导致光子多绕了路,而中微子几乎不受影响。

  如果中微子真的像奥佩拉实验结果那样,比光速快0.0025%,那么在超新星爆发中,中微子就不止比光子快几个小时,而是几年了。

  另外,科学家还指出,在标准模型中,如果电子中微子(中微子的一种)比光速快,那么电子的速度也会超过光速,可目前为止,人们从未检测到电子超过光速的情况。

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  光速不可超越是相对论发现的,但是光速是可变的,比如三体里光速飞船拉开的黑幕就会导致光速下降,这是真空里的光速而不是指在其它介质里的光速。这种情况下黑幕外的中微子确实是比黑幕里的光速快的,甚至一只乌龟都能跑赢光。

  在2011年,欧洲核子研究中心(CERN)的OPERA实验宣布了一个震惊科学界甚至是整个吃瓜群众界的消息,他们观测到中微子的移动速度超过了光速!消息一出舆论哗然,这简直就是一个科学领域的重磅炸弹!最后也被证实是一次乌龙实验,相对论大厦的基础依然坚挺!

  那么OPERA实验是如何得出超光速这个结论的?让我们来复习一下。

  让一束高能质子以非常接近光速的速度(由于爱因斯坦的相对论,不能达到光速)撞向其他粒子,高能量的撞击会粉碎粒子产生一系列“碎片”。这些“碎片”中有一些是由中微子以及会衰变为中微子的不稳定粒子组成,中微子质量非常轻,比单个电子要轻数百万倍,但还是有质量的。

  因为中微子几乎不与其他物质发生相互作用,我们发射一个中微子它就可以随意地穿透地球。当所有其他的粒子都被地面上的粒子阻挡时,中微子却像自由落体一样继续运动,只受周围物体引力的影响。

  在一年多的时间里,OPERA探测到大约16000个这样的中微子,并且测量了这些中微子的一些特性,包括到达时间。当科学家查看数据时,他们的发现绝对令人震惊!根据这些中微子的能量和它们的传播距离,科学家能够精确地计算出这些中微子从欧洲核子研究中心产生的地方到到达OPERA探测器所需要的时间。其结果应该是与真空中光速基本上没有区别!也就是说理论上中微子的速度和光速很接近,可以说没有区别!

  但是科学家发现中微子比光速早到了大约60纳秒,也就是快60纳秒。这个实验结果在理论上不论是高能中微子还是低能中微子都不可能发生!当时很多人就坐不住了,出来反驳!

  但是实验方声称他们的实验做的很好,完全没有问题!这种革命性的实验结果肯定要受到科学界严格的审查和调查。主要考虑实验方是否在用错误的结果进行科学欺诈,这个在历史上也发生过;实验中是否存在未知的错误!或者这真的预示着物理学中一场潜在的革命即将到来。于是其他地方的科学家就开始着手准备进行实验。

  在日本的计划是,科学家以与OPERA实验相似的高能量制造中微子,并将中微子从东海发送到神冈,距离为295公里,称为T2K中微子实验。

  同样,在美国的计划是将一束中微子从费米实验室发射到明尼苏达州的苏丹矿井。从费米实验室到苏丹矿的距离呢?一个不可思议的距离:732公里。和OPERA实验的距离完全一样!称为MINOS中微子实验。

  这两个结果可能是最无聊的结果,但也是人们最期待的选择。中微子的移动速度没有超过光速,而且OPERA实验之所以能取得超光速的成果,是因为他们的实验中发生了独特的错误。(最后被证明为线路故障)

  OPERA实验将会面临同行的嘲讽,项目负责人塞尔吉奥·贝尔托鲁奇真的很尴尬,引起这么大的轰动结果是个乌龙!

  就在费米实验室和日本神冈还没来得及完成实验呢,在2012年3月16日OPERA团队经过自查宣布中微子在实验中超光速,源于两处系统错误导致:

  在相对论中有质量粒子在真空中只能无限接近光速,而中微子的速度也是和光速无法区分,这里说的都是在真空中。

  如果在介质中很多现象都可以超光速,例如电子在水中就可以被加速到超光速,并且发出切伦科夫辐射的蓝色辉光!

  还有在恒星中或者超新星爆发时,中微子也可以超光速,因为光在恒星核心产生,向外传播时会有其他带电粒子相互作用,运动异常缓慢,一个典型的光子要从恒星核心到达表面需要经过数万年的时间。而中微子可以轻松的穿过任何稠密的物质!

  因此我们要正确的理解超光速这种现象,目前我们已知的超光速现象都是在耍赖!

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