中微子為什麼比光速快呢

義大利OPERA（中微子振盪乳膠徑跡）小組發現，中微子在飛行730千米後，到達探測器的時間比光在真空中走同樣路程所花的時間還要少60.7納秒,中微子的速度比真空中的光速快10萬分之2.48，每秒鐘要多要跑6千米左右。

中微子是什麼

中微子是一種不帶電荷，質量非常小的基本粒子。在我們周圍存在大量中微子，主要來源於太陽內部的核反應，在電影《2012》中，來自太陽的中微子與地球岩層發生作用，加熱地殼，大量熔岩溢位，大陸板塊加速漂移，引起超級地震，火山和海嘯，一片世界末日景象。實際上這不可能，因為中微子與其他物質發生相互作用的機率非常小，穿透能力極強，可以輕鬆穿越700顆地球而不發生相互作用。實際上每秒鐘有一千萬顆太陽中微子穿透我們的身體，我們卻感受不到這種幽靈般的粒子，人體和地球對它是幾乎透明的。

中微子的檢測

中微子這種強悍的穿透力讓科學家吃盡了苦頭，為了看到它，科學家只能守株待兔，讓大量中微子與大量探測物質接觸，雖然單箇中微子的反應機率小，但是總量上來以後，還是能看到一些中微子發生反應事例的。為遮蔽其他粒子的干擾，中微子探測器一般都建在地下數百甚至上千米的礦井或者山洞中。此次發現OPERA實驗組屬於義大利格朗薩索國家實驗室，它位於橫穿義大利的格朗薩索山脈中，一條高速公路隧道連線山的兩邊，中間有3個大山洞，洞中建起了這個世界上最大的粒子物理實驗室，實驗室在地下1400米深處。

中微子振盪

中微子總共有三種，電子中微子，μ中微子和τ中微子。由於中微子有質量，它們會發生相互轉化，叫中微子振盪。為了研究這種現象，從2009年到2011年OPERA利用位於日內瓦的歐洲核子中心（CERN）的超級質子同步加速器產生了一萬億億顆速度極大的質子，轟擊靶標，產生出一束束高強度高能量的μ中微子，在地下穿透重重岩石，射向OPERA的乳膠徑跡探測器，總共檢測到16000箇中微子。CERN離OPERA有730公理，在這個距離上很多μ中微子會轉變為τ中微子，檢驗探測器上探測出的中微子,可以檢驗粒子物理理論是否正確。這類中微子振盪實驗在很多國家的多個實驗室開展，分別測量太陽中微子，大氣中微子，核電站中微子，以及加速器產生的中微子的振盪，中微子跑動的距離從數十米到一千五百億公里。其中比較著名的有美國Homestake中微子探測器（Raymond Davis於1967年到1985年在這裡發現了太陽中微子的振盪，獲2002年諾貝爾物理獎），日本的神岡/超級神岡探測器（小柴昌俊從1982年開始建造該實驗室，在這裡發現很多中微子振盪效應效應，獲2002年諾貝爾物理獎），目前正在進行的一項實驗是T2K實驗，從位於日本東海的質子加速器J-PARC產生中微子，發射到250公里以外的神崗中微子探測器。此外2007年位於美國明尼蘇達的MINOS實驗組開展過與今天OPERA幾乎相同的實驗，他們所採用的是著名的費米實驗室產生的μ中微子束。中國在大亞灣核電站附近也建有中微子實驗室，主要研究電子中微子向τ中微子的轉變。

中微子超光速？

OPERA的實驗方法是非常平常的，但這次實驗得到了一個如此意想不到的副產品：中微子比光快，而且能量越高的中微子速度似乎越大（注：從論文結果來看是這樣，但OPERA發言人在新聞釋出會上否認了這種關聯性）。按照狹義相對論，這些能量非常高的中微子的速度和真空中光速應該幾乎相同，只比光速小大約每秒鐘0.03奈米。這一結果違反了大多數物理學家一直認為是常識的一條規律：任何物體的運動速度不能超過真空中的光速。如果這一實驗結果被證實，這將是本世紀最重要的科學發現。

雖然中微子的探測比較複雜，但是中微子的速度測量原理非常簡單：精確測量出探測器到發射器的距離以及中微子在路上所花的時間，兩者相除就得到中微子的速度。實驗小組採用了最精密的原子鐘和GPS對時方案光纖同步傳輸訊號方案，對中微子執行時間的測量可以精確到10納秒以內；實驗小組精確測量了加速器和探測器之間730千米的間距，先透過GPS系統測量出CERN和OPERA的室外基準點的距離，再從全站儀一步一步測量出探測器到基準點的距離，GPS系統可以準確到為2cm，全站儀可以準確到20cm左右。OPERA位於隧道內，測量時為了準確起見還封鎖了隧道內的公路。時間和距離的測量都反覆進行過多次，得到中微子可能比光速快這一重大而又違反常理的發現後，實驗小組又反覆檢查了六個月，排除了所有可能的實驗誤差，包括月球潮汐影響，地球自轉影響，地震影響，溫度和雲層對GPS訊號傳遞的影響等等。考慮到所有這些後，實驗小組相信這一結果的置信度達到99.9997%。在正式公佈最終結果以前，實驗小組和全球同行進行了廣泛的交流，直到發現沒有任何漏洞，才於9月22日公佈了實驗結果，給出了詳細的實驗方案，供大家檢驗是否還存在漏洞，並呼籲其他實驗室來證實或者否定他們的實驗結果。

其他中微子實驗的結果

值得指出的是2007年美國MINOS實驗小組得到過幾乎一樣的結論，他們進行了幾乎完全相同的實驗，連加速器到探測器的距離都非常接近MINOS為734千米，OPERA為730千米），唯一區別是MINOS採用的是能量為3GeV的μ中微子，而OPERA採用的主要是17GeV的μ中微子，實驗結果是中微子速度比光速快十萬分之5.1，非常接近OPERA的結果（快十萬分之2.48），但此次實驗由於中微子事例少，實驗不確定性比較大，當時未能引起重視。MINOS將很快重新開展實驗，實驗精度會非常高，有可能將運動時間精確到1納秒以內，以檢驗OPERA的結果。

前面提及過的日本T2Ka實驗得到過極微弱的超光速跡象，只是三月份的大地震中實驗裝置受到一些損壞，該實驗有望於2012年再次開始記錄資料。

OPERA所遇到的最大挑戰是著名的超新星SN 1987A的中微子爆發事件。1987年2月24日這顆位於大麥哲倫星雲的超新星突然爆發，拋灑出大量中微子和各頻段的電磁波，在幾個月時間內這顆超新星用肉眼都可以看到，它是1604年以來最亮的超新星。超新星爆發時發出的光線來到地球的3小時前，世界各地有三臺中微子偵測器同時偵測到一股中微子爆發，共有24顆中微子被探測到，其中日本神岡探測器11顆，美國IMB探測器8個，俄羅斯BAKSN探測器5顆。這24顆中微子開啟了中微子天文學這樣一門新的學科,對恆星演化和粒子物理研究具有極大價值。

這些中微子長途跋涉16.8萬年，幾乎同時到達地球，前後相差只有13秒，雖然他們比光先到達地球，看起來中微子速度比光要快，其實不然，中微子與其他物質相互作用極弱，在超新星爆發的瞬間就離開超新星了；而光子則會與周圍的物質粒子發生頻繁碰撞之後，才能拖泥帶水地逃離。SN 1987A距離地球16.8萬光年，如果OPERA實驗是正確的，中微子速度比光速快十萬分之2.48，那麼SA1987中微子到達地球的時間會比光早4.2年而非3小時。當然這個論述值得商榷，OPERA實驗採用的是高能μ中微子；而SN 1987A釋放的是低能電子中微子，能量和中微子型別都不相同。不過即使考慮這些，也不足以造成如此大的區別。

形形色色的超光速

1905年愛因斯坦提出狹義相對論，其中有兩條基本原理：光速不變原理和相對性原理，根據這兩條原理可以得到一個推論，為了維持因果律，訊號的傳遞速度應該低於光速。這裡的速度既包括物質運動的速度，比如宏觀物體和微觀物質微粒運動的速度，波的速度；又包括能量和力的傳輸速度，以及廣義的資訊速度。

自從相對論為自然界萬物設定了光速這一速度上限以來，一直有人試圖突破它。果殼網上曾有很多人設想過下列思維實驗：取一根一光年長的堅實木棍，沿著棍子的方向拉動棍子，棍子的另外一端會馬上隨著運動，似乎證明了拉力傳遞的速度遠大於光速。這是不可能的，因為這種理想剛體棍不可能存在，棍子受力後發生的變形是以聲速傳遞的，很多年以後棍子另外一端才會感受到拉力並開始運動，拉力傳遞的速度遠低於光速。

類似的設想很多，大都是透過是構造過一些不可能存在的物質或者特性來“突破”光速，其中比較著名一種超光速粒子是快子，最重要的特點是質量為虛數，其速度範圍為光速到無窮大。按照這一理論，存在兩個不同的速度區域，快子的速度總是高於光速，普通物質的速度總是低於光速，光速是分界線，不能相互逾越。有趣的是，把物體從低速加速到光速是不可能的，要讓物體達到光速，需要無限大的能量；而讓快子的速度降低到光速，同樣不可能。快子的高速度並不是從低速加速而來，而是本來就有的。

在2000年，復旦大學倪光炯教授就用快子理論解釋過中微子質量問題：有些觀測資料表明中微子質量似乎是虛數，中微子可能是快子，速度比光速快。快子理論從提出到現在已經快50年了，一直只被認為是物理遊戲，不是真實的物理，因為就在於人們很難接受虛質量，我們周圍的物質質量都是正數或者零。如果能夠容忍虛質量，那麼OPERA實驗倒是可以輕鬆解釋了。

中微子的群速度肯定比光速慢（注意是群速度，相速度可以超光速的，但是不能傳遞資訊），前幾年義大利做的那個試驗說中微子超光速實際上是他們又跟電纜鬆了導致的延遲。中微子震盪實驗也從側面說明了中微子有質量，即速度小於光速，今年的諾貝爾物理獎。量子糾纏導致的所謂量子超時空傳態可以是超距作用，比如有個糾纏態是兩個電子，他們自旋總角動量為0，但一個在中國一個在美國，中國的衝上美國的就衝下，反過來也一樣。如果我測量了中國的，美國的電子的自旋角動量也就確定了，看起來不需要任何時間傳遞相互作用。但是這樣做不能傳遞資訊，想讓美國知道中國的測量結果還要最快以光速傳過去。

世界有無限層次，光速極限只是對我們這個世界層次來說的。我們這世界的物質有三大類:被能量推著運動的一般物質，速度被絕對參照系以太制約的能量子及構成我們這層次世界樓板的以太。引力子、中微子，光子等都是受以太制約的，但又各不相同，所以它們在所謂真空中的傳佈速度基夲一致但還是有差別，我們從來就沒有拿出理由說光速一定是最髙的，但從現象可得出這些能量子的速度如此接近應能得出它們為以太統一制約的推論，而光速只是一個代表而己，確切地說應叫能速，認識這奌，那麼即使中微子快於光子也沒什麼可奇怪。再說在決定物理鐘的快慢上，中微子等基夲粒子的權重恐怕要大於光子吧？最後物質越小其可能最髙速越髙，這是因果律鐵定的。所以在以太的樓板之下超光速千萬倍上億倍都不會希奇，我們很難直接感覺到它們，而量子通訊正在嘗試著開啟這玄渺深處的大門。

因為中微子就屬於暗物質，所有暗物質都比光速快。

中微子可以超過光速？其實這明顯就是隻用一根手指就可以做出準確判斷的偽命題，你是從哪個民科口中得知那麼震撼人心的發現的？

我們都知道，宇宙中最快的速度是光速（別談什麼其他宇宙中大神文明或者目前人類認知的侷限，事實就是這樣，即便大神文明真的來了，它們也超越不了光速），所以一切說可以超越光速的速度的存在都是偽科學，都是民科幻想出來的騙局。

那麼，中微子呢？它是什麼東西？為什麼會有人說它比光速快？

中微子是自然界中最基本的不帶電的粒子之一，由於它的個體極小，且不帶電，因此它可以毫無拘束地穿過任何的原子內部，其實也正因為如此，我們的地球，我們的身體，對它而言都是像是虛無般的存在，什麼東西都擋不住它的運動（除了引力外，電磁力、強力、弱力對它都起不了作用）。而我們也知道，沒有質量的東西是可以達到光速的，可是中微子呢？它是有質量的，只是質量已經輕小到了近乎可以忽略不計的程度而已。

因此，中微子的速度只能達到亞光速的狀態，而不可能達到光速，當然，若要像題目所說的比光速快，那就叫無理取鬧。

沒有的事。