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奇闻轶事:物理学家再次提出中微子很可能是一种超光子

导读: 最近,美国乔治·梅森大学一位退休物理学家罗伯特·埃利希再次提出中微子很可能是一种超光子(tachyon)。

  最近,美国乔治·梅森大学一位退休物理学家罗伯特·埃利希再次提出中微子很可能是一种超光子(tachyon),即超光速粒子,而他是基于一种比测速度更灵敏的方法——检测它们的质量。相关论文已被《天文粒子物理学》杂志接受。

  以往人们曾多次提出中微子超光速,最近一次就是2011年的OPERA实验。意大利研究小组检测了从欧核中心传送至OPERA传感器的中微子,提出其速度比光要快一点点。但重复检测时却发现结果出了错——是一根光缆松了造成的。

  据物理学家组织网12月26日报道,埃利希假设超光子有一个假想质量,或一个负质量的平方。这种假想质量粒子有着奇特性质,在损失能量时反而会加速。中微子假想质量的数量级在0.33ev(电子伏特),或电子的百万分之一的2/3。他用了六种不同的观察,包括宇宙射线、宇宙学和粒子物理学,所有方法都在误差幅度内推导出了这一值。

  如果存在超光子,就会和相对论产生矛盾。早在1962年,印度裔美国物理学家乔治·苏达山和同事就提出了“超光子”概念作为相对论的一个漏洞,而爱因斯坦认为,对粒子(或宇宙飞船)来说,加速到光速或超过光速是不可能的,因为所需的能量会无限大。而苏达山和同事提出,即便如此,如果在粒子对撞中,最初产生的新粒子超过了光速,就无需加速或无限大能量——虽然这对宇宙飞船来说是不可能的。

  在超光子概念提出后的几十年,许多科学家努力寻找它们而无果。到1985年,三位理论科学家乔多斯、豪瑟和考斯特莱基认为,超光子可能就藏在人们的眼皮底下,中微子就是超光子。他们提出,当质子以足够高的速度飞向我们时,可能会发生β衰变。一般这种情况是不可能发生的,这会让质子无法保持能量,但如果中微子是超光子,情况就不一样了,在某种参照系中,能量可能是负的——这样的负能量超光子能逆时间而行。

  埃利希于1999年在研究宇宙射线的基础上开始寻找超光子。除了宇宙射线研究以外,他的新结果还有4个其他领域的数据支持,因此更加可靠。此外与OPERA实验的错误不同的是,目前还没有已知的观察证据与埃利希的结果明显矛盾,因此他的假设不能被证伪,但也不能说就是对的。

  检验这种假设的方法可能来自德国的KATRIN实验,通过观察氚元素β衰变中的光谱形状,有可能揭示中微子的质量。其他基于高能宇宙射线的实验,用现有数据就能做。当然,在你能设计一种“超光子电话”,给过去的自己打电话之前,让其他科学家来检验埃利希说的是否正确,才是谨慎的做法。

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