真有比光速還快的東西?實驗已證實此物質比光每秒多跑6公里
我們都知道光速最快,每秒鐘近30萬公里,宇宙中光速最快基本是一條常識,那麼就沒有比光速還快的東西嗎?
科學家通過對基本粒子的研究發現,有一種東西或比光速還快,這種東西就是中微子。
中微子又譯作微中子,是輕子的一種,是組成自然界的最基本的粒子之一,它不帶電,質量非常輕,小於電子的百萬分之一,光子打在物體上會被阻擋,但中微子不會,或許它比光子更小,它竟能穿越物體而過,就是穿過地球,也幾乎絲毫不受影響。
那麼中微子的速度有多快呢上世紀80年代早期,科學家就對中微子的速度進行過偵測,主要是透過從脈衝質子束射擊而產生的脈衝π介子束來測量中微子的速度。當帶電的π介子衰變,就會產生渺子中微子或電子中微子。透過在射擊方向的異處檢測中微子出現的時間,就可測量出中微子的速度。結果顯示中微子的速度是光速,與假設相符。
後來又有人進行了類似的實驗,但測量中微子的方法改用了MINOS偵測器,實驗測出了一顆能量為3 GeV的中微子的速度達1.000051(29) c(C為光速)。由於這個速度的中間值比光速還要快,科學家當時認為實驗的不確定性太大,並且認為中微子的速度應該不可能超過光速。
後來人們觀測到超新星SN 1987A的爆發,這樣的爆發事件會產生大量的中微子,當時世界各地有三台中微子偵測器各自探測到5到11個中微子,一共測到24個,這數量相對平時是十分高的。但更有趣的是:這些偵測器是在SN 1987A爆發的光線來到地球之前3小時偵測到的。針對此現象,當時科學家把它解說為因為「中微子於超新星爆發時比可見光更早被發射出來,而不是中微子比光速快」,而這個速度亦與光速接近。然而此說並不太令人信服,對於擁有更高能量的中微子是否仍然符合標準模型擴展仍然有爭議。
到了2011年9月時,義大利格蘭薩索國家實驗室旗下的OPERA實驗室進行了中微子速度實驗,研究人員觀測到中微子的移動速度比光速還快。根據這項對渺中微子的研究,發現當平均能級達到17 GeV的渺中微子從CERN走到LNGS,所需的時間比光子在真空移動的速度還要快 60.7 納秒,這些中微子以光速的 1.0000248 倍運行,是實驗的標準差10納秒的六倍,說明了這種能量級下的中微子速度「比光速快6公里」。
這是為什麼呢?一個主要的原因是中微子比光子更小,質量更輕。所以受到的阻力就越小,速度更快。因為同樣不帶電荷,質量又輕,可能體積也更小,所以在與其它物質相遇時損失很少,通常越基本,越小的基本粒子,在傳遞中損失的能量就越小。所以中微子比光束快是有可能的。
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