五千年(敝帚自珍)

主题:科研人员发现中微子超光速现像,狭义相对论的基础动摇了 -- 中华如龙

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          • 家园 别这么绝对

            GPS当然不会绝对无误差,但通过计算手段精度是可以达到厘米级别(纳秒)。附一个中科院高能物理研究所的人的博客,“超光速”中微子实验中的测量问题。里面提到大亚湾中微子实验中,测量精度到了0.5厘米,也就是1.7纳秒。

            说实话,我并不具备完全理解这次中微子实验的知识,所以不做讨论,但是我还是相信这篇博文中所说的——“他们出错的概率要比相对论出错的概率大。但是凭空猜测他们哪里做错了,肯定是更不靠谱的。”

          • 家园 PBS兄是否完整的看完了他们的文章

            这毕竟是一批严谨的物理学家三年的严谨的实验,我相信,他们如果不比大家聪明到哪里去,也不会比大家笨----我们能想到的可能误差,他们想必也想到了,事实上在他们的文章里外链出处有非常详细的各种误差分析。他们的文章末尾的结论没有claim,而只是用了"indicate"这个词来表达可能性,

            The results of the study indicate for CNGS muon neutrinos with an average energy of 17

            GeV an early neutrino arrival time with respect to the one computed by assuming the speed of

            light in vacuum:

            δt = (60.7 ± 6.9 (stat.) ± 7.4 (sys.)) ns.

            The corresponding relative difference of the muon neutrino velocity and the speed of light

            is:

            (v-c)/c = δt /(TOF’c - δt) = (2.48 ± 0.28 (stat.) ± 0.30 (sys.)) ×10-5.

            with an overall significance of 6.0 σ.

            就像他们自己说的,他们现在要把这些三年的实验数据公开,来接受整个圈子的检查。。。。只是媒体总是喜欢用一些夸张的词汇。。。

            Anyway,1,看independent实验。如果真是这样,只能说量子力学确实比相对论更基本。2,尊重这种枯燥艰苦漫长的实验。

            • 家园 我看了文章的图5,有点不明白,在这里讨论一下

              为什么两地都要用同一个GPS上的原子钟?

              点看全图

              外链图片需谨慎,可能会被源头改

              为什么不在两地各用独立的原子钟?然后在处理数据时将时间同步?

              这两台原子钟之间的误差可以在实验前后分别被确定的吧?实验的确切时间可以补偿纠正吧?或者实验者们至少要做个在用本地原子钟的对照实验吧?又不要多花钱,在实测时用GPS原子钟时用本地原子钟同时记录就可以了。或者用4台本地原子钟在一起进行置零后,2台瑞士2台意大利的组合做记录,然后互相排列组合交换原子钟,这样可以消除本地的和异地的系统误差吧?

              还有一个问题是有关图5上的中微子群的分布的检测问题:从中微子发射源处(瑞士,蓝色圆圈)似乎看来中微子的浓度是相当可信的,在经历700公里的旅行后(意大利,红色圆圈),中微子的测定出现可信度问题,这是不是当年爱因斯坦和玻尔2位同学讨论有关麦克斯韦尔小妖的问题的再现?这就是测不准原理将误差带进了这个实验?或者是作者们漫不经心,把瑞士的中微子浓度的统计图示给忽略了?中微子浓度测量的可信度在瑞士和意大利两处,那个更高?由于条件的限制,无法进行这样的对照实验:将中微子从意大利发射至瑞士,看看能不能得到同样的结果。

              点看全图

              外链图片需谨慎,可能会被源头改

              从生物学家的角度看来,这个OPERA实验的对照实验组基本没有设立,令人遗憾。

              一句话,如果无法消除因测不准原理带来的误差,要暗示中微子比光子的速度快是很难令人满意地被确定的。

              我看到的论文的链接是:

              Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam

              最理想的实验是如同那位天体物理学家观察超新星爆炸,在这个过程中,光子和中微子几乎同时产生,如果中微子速度的确快于光子速度,那么地球上的观察者应该提前3年观察到中微子。在这个实验中,光子和中微子互为对照,这样就彻底消除了测不准原理带来的误差问题。

              • 家园 你说的这些在 seminar 里面

                都不出所料的问到了。基本上不管是“同一个 GPS (实际上用了N 个对比)的时钟”还是“两地各用独立的原子钟同步”,都需要把广义相对论效应考虑进去。他们也确实把两种方法都实验了,最后采用的是 GPS 方法。

                两种方法各自的误差估计在 seminar 后面的提问里都回答了。目前看上去没有什么问题。

              • 家园 在wiki上查了SN1987A超新星

                实际的测量是:中微子比光早到地球三个小时。当然理由勉强可以接受:

                This is likely due to neutrino emission (which occurs simultaneously with core collapse) preceding the emission of visible light (which occurs only after the shock wave reaches the stellar surface).

                (问题是我们凭怎么认为如此剧烈的超新星爆炸,中微子和可见光一定是以这样的先后形式出现?)

                wiki:SN1987A

              • 家园 你说的是图5?

                看这几天能不能让我同学多讲一些,也算是一个好的科普。

                各自增加独立原子钟是不是会进一步增加系统误差?

                地球其实是一个足够均匀的惯性系了,在时间的校正上我不认为会有太大的误差,昨天的实时报告我看了,说整个束流的偏差只有20cm,考虑到740公里的长度,这个精度是10^(-7),我相信引力的效应其实是微小的,考虑当代原子极高的精度10^(-17)的精度,我不相信在这要的弱引力环境下会有怎么太大的时间对准上的问题。

                我同意你的观点,就是如果能在意大利也弄一个高浓度的源然后在瑞士那边一个对等的测量,那样结果就更加可信。可是再建一个中微子源的成本是不菲的,中国要在东莞附近建的中微子测量实验室(要利用附近的核电站)也不知道完工了没(我同学要去那,最近一年没有联系),造价就不菲。也不一定需要再在意大利建一个中微子源,一个在别的地方的独立实验也会更大的增加实验结果可信度,抽象的说就是可以验证(新)物理规律的时空平移不变性。中国这个建起来后就可以利用这个新的装置进行精密测量了。

                那个超新星爆炸,我不知道天体物理学家是靠怎么来确认超新星爆炸,如果是靠高能射线之类的,那是不是人们因为受制于实验设备的准备而忽略了更早来的中微子呢(而地面上的有限几个测量平台因为关心的对象不一样,估计就把那些早来的中微子当做本底噪声了。。。),毕竟中微子要比光难测很多,技术的提高从而能较大规模的测量中微子事例也就是最近几年的事,要不然也不会那个因为测出中微子有质量拿Nobel的得累积十几二十年的数据。

                PS:你给的文章链接和我那个其实是同一个。

                • 家园 搞错了,变成图7

                  改过来了。

                  好的实验设计是建立内标,用以消除系统误差。

                  这种实验的设计逻辑性强,误差可以被检测和消除,是一种很漂亮的实验设计,数据结果解释时引起的纠纷也少。

    • 家园 介质是空气?

      比真空中的光速快了60纳秒还是比空气中的光速快了60纳秒?虽然大多数时候认为空气折射率为1,但还是有少许不同的。

    • 家园 gps的计时器,60纳秒。。。
    • 家园 嗯,说不定是智子捣鬼

      大家要小心,三体人狡猾。

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