方勵之：CERN-Gran Sasso 的中微子超光速實驗

轉載加注：

CERN的功勳之一：它是億維網的誕生地。

沒有Tim Berners-Lee，就沒有億維網這個發明；沒有CERN，就沒有億維網的誕生；沒有億維網的誕生，WXC就不會誕生，你我一輩子也不會相交、相知、相識，更木有相愛。

昨天在想，億維網為什麽沒在東方文明中誕生？

The first web site built was at CERN, and was first put online on 6 August 1991:

"Info.cern.ch was the address of the world's first-ever web site and web server, running on a NeXT computer at CERN. The first web page address was http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html（注：請點擊，參觀一下這個網址哦。請對照一下，在那些年代裏，中國發生了哪些重大事件？）, which centred on information regarding the WWW project. Visitors could learn more about hypertext, technical details for creating their own webpage, and even an explanation on how to search the Web for information. There are no screenshots of this original page and, in any case, changes were made daily to the information available on the page as the WWW project developed. You may find a later copy (1992) on the World Wide Web Consortium website." -CERN

摘自：http://en.wikipedia.org/wiki/Tim_Berners-Lee

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方勵之：CERN-Gran Sasso 的中微子超光速實驗  ( 鏈接 )

發布者 HT 在 11-09-24 16:07

從昨天（09/22/2011）旁晚開始，物理界好像炸了鍋，瘋傳一則消息：CERN （日內瓦）和Gran Sasso （巨岩，意大利）的中微子實驗發現，中微子的傳播速度超過光速！今天紐約時報等大小報紙也跟著湊熱鬧：二十世紀最有名的物理公式，

E=mc²

中的c 不是常數了 ！似乎愛因斯坦就要完蛋了！

別忙著下結論，先看一下CERN 和Gran Sasso 到底幹了什麼。

CERN 和Gran Sasso 兩個實驗室我都去過。前者擁有世界最大的粒子加速器，後者是世界最大的地下的粒子和天體物理實驗室。CERN - Gran Sasso 的中微子實驗，想法很簡單，如圖1所示，在日內瓦的CERN（圖左邊）產生一束中微子，射向意大利的Gran Sasso （圖右邊）。 他們 測量中微子從CERN 飛到Gran Sasso的時間，又知道，CERN 到Gran Sasso的距離，就測得中微子的飛行速度了。



圖1： 虛線是 中微子從 CERN 到Gran Sasso 傳播途徑

由於地球是球狀的，中微子從 CERN 到Gran Sasso 的直線傳播途徑都在地下。中微子可在地球中自由穿行，如入無人之境。中微子傳播途徑（圖1的虛線）對應的地麵上，有許多有名的地方：勃朗峰 （阿爾卑斯山的最高峰），Piemonte （葡萄名酒產地），佛羅倫薩（文藝複興的源點），Arezzo （著名電影“美麗人生”的故事背景所在地，影片在戛納電影節試映時，全體觀眾起立鼓掌長達12分鍾之久，個個含淚步出影院。它是我看過的所有二戰影片中，最好的）……

中微子地下直線穿行距離732公裏，根據中微子在CERN的發射時間和在Gran Sasso 接受時間，就可求出中微子的穿行速度。該實驗團隊宣稱，中微子的穿行速度比標準的光速（299792458 米/秒）大 0.0025%。昨晚，他們的論文已在網上貼出（見arXiv：1109.4897v1），題目是“Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector”，作者共174人，來自大小諸國。在大國中，有法，意，日，德，俄，沒有美，英，中。

直到寫此文的時候，同行對CERN – Gran Sasso 結果的態度，似乎持保留或觀望的居多（當然，我是在美國的統計）。

原因之一是，它與超新星1978A 的觀測結果矛盾。超新星爆發時會產生強光及中微子。1978A爆發時，小柴昌俊,（Masatoshi Koshiba，獲2002年物理諾獎 ）的地下中微子實驗室接受到了中微子信號。而且，中微子信號到達時間幾乎同1978A的光信號幾乎一樣。由於1978A距地球約17萬光年，如果光速度與中微子速度哪怕隻有極小（10^-9）的差別，中微子信號也不可能與光信號同時到達地球。跑得快者先到，慢者後到。而CERN – Gran Sasso 結果是光速度與中微子速度有10^-5 的差別。果如此，光信號將比中微子信號晚很多年。

所以，還不忙接受CERN – Gran Sasso 的結果。

等等看， CERN - Gran Sasso 的中微子實驗結果能否被其他獨立的實驗證實。日本的超級神岡探測器，美國費米實驗室的設備，都可能重複做類似的實驗。

有人已經急著建立新理論了，說中微子速度之所以比光快，是因為中微子走了（高維空間中的）捷徑雲雲。暫時不必當真。

1987年，Gran Sasso 實驗室正在建設時，我去過一次。Gran Sasso 實驗室建在Gran Sasso 山底部。它由三個大山洞組成。山洞之間有隧道相通。與外界聯係也是隧道 （圖2）



圖2：Gran Sasso 實驗室的示意圖。它由三個實驗室山洞和隧道組成。隧道可通汽車。

Gran Sasso 實驗室由意大利修公路的公司承建。意大利的高速公路，山洞極多。給實驗室挖幾個山洞，不在話下。聽說，貴州的高速公路也是意大利公司承建，因為山洞極多。

2006 年，當CERN - Gran Sasso 中微子實驗在建設時，我又去過 Gran Sasso (圖3)。從照片可以看到山洞實驗大廳的規模，CERN-Gran Sasso 中微子實驗的終端探測器OPERA （The Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus），即建於此大廳裏。OPERA這個名字是著意取的，不懂一點威爾弟，普契尼，大概很難混進OPERA 團隊。



圖3: 2006年我和同事訪問CERN-Gran Sasso 中微子實驗山洞。

Gran Sasso 是風景旅遊勝地（圖4）。但在 Gran Sasso實驗室裏工作，卻極為單調煩悶，因為環境孤立。隻有在孤立安靜的環境中才有可能探測到中微子的微弱信號。在 Gran Sasso實驗室，常常雇人來做單



圖4，Gran Sasso 景觀

調煩悶的工作，但工資不菲。九十年代時，Gran Sasso實驗室一直雇有這類中國雇員。他們大多是中國科學院的年輕研究人員。現在幾乎沒有了，或雇不到了，因為中國科學院的工資也不菲了。

9/23/ 2011, Tucson

http://cnd.org/my/modules/wfsection/article.php%3Farticleid=30096

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