中微子超光速现象一旦证实，将推翻爱因斯坦的相对论

中微子是什么？研究中微子到底有什么意义呢？我们还是一步一步来讲解。

中微子是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号希腊字母v表示。中微子个头小、不带电，可自由穿过地球，自旋为1/2，质量非常轻（有的小于电子的百万分之一），以接近光速运动，与其他物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它，用了20多年的时间。

中微子这种强悍的穿透力让科学家吃尽了苦头，为了看到它，科学家只能守株待兔，让大量中微子与大量探测物质接触，虽然单个中微子的反应几率小，但是总量上来以后，还是能看到一些中微子发生反应事例的。为屏蔽其他粒子的干扰，中微子探测器一般都建在地下数百甚至上千米的矿井或者山洞中。此次发现OPERA实验组属于意大利格朗萨索国家实验室，它位于横穿意大利的格朗萨索山脉中，一条高速公路隧道连接山的两边，中间有3个大山洞，洞中建起了这个世界上最大的粒子物理实验室，实验室在地下1400米深处。

2013年11月23日，科学家首次捕捉高能中微子。而新一代的国际中微子实验，包括测量三种中微子的质量顺序以及中微子CP破坏的实验计划都是根据大亚湾实验的结果进行设计的。

研究中微子的意义，从微观世界来讲，可以研究物质的结构组成，宏观上也涉及到宇宙的起源，中微子具有优异的穿透性能，所以能够通过研究中微子，得到遥远地方的天体的信息。 还有，中微子通信是一个研究方向，它具有很强的方向性和优异的保密性能.它可以直接穿越地球传播。

中微子可以用来解释宇宙的起源问题。科学家相信，宇宙在大爆炸之初，同时产生了物质世界和反物质世界，在宇宙的起源和演化过程中，曾经存在过反物质世界，只是它后来消失了。它消失到哪里去了？要揭示反物质世界的消失之谜，就要从现存的物质世界中找寻蛛丝马迹，而科学家普遍认为，广泛存在于物质世界中的中微子，就包含了反物质世界是如何消失的重大信息。在100多亿年前，由于中微子的作用，反物质消失了，最终形成了我们的世界。

中微子振荡

中微子总共有三种，电子中微子，μ中微子和τ中微子。由于中微子有质量，它们会发生相互转化，叫中微子振荡。为了研究这种现象，从2009年到2011年OPERA利用位于日内瓦的欧洲核子中心（CERN）的超级质子同步加速器产生了一万亿亿颗速度极大的质子，轰击靶标，产生出一束束高强度高能量的μ中微子，在地下穿透重重岩石，射向OPERA的乳胶径迹探测器，总共检测到16000个中微子。

CERN离OPERA有730公理，在这个距离上很多μ中微子会转变为τ中微子，检验探测器上探测出的中微子，可以检验粒子物理理论是否正确。这类中微子振荡实验在很多国家的多个实验室开展，分别测量太阳中微子，大气中微子，核电站中微子，以及加速器产生的中微子的振荡，中微子跑动的距离从数十米到一千五百亿公里。

其中比较著名的有美国Homestake中微子探测器（Raymond Davis于1967年到1985年在这里发现了太阳中微子的振荡，获2002年诺贝尔物理奖），日本的神冈/超级神冈探测器（小柴昌俊从1982年开始建造该实验室，在这里发现很多中微子振荡效应效应，获2002年诺贝尔物理奖）。

欧洲科学家在实验中发现，中微子速度超过光速。如果实验结果经检验得以确认，阿尔伯特·爱因斯坦提出的经典理论相对论将受到挑战。光速约每秒30万公里，爱因斯坦的相对论认为没有任何物体的速度能够超过光速，这成为现代物理学的重要基础。如果真的证实这种超光速现象，其意义十分重大，整个物理学理论体系或许会因之重建。

实验里的中微子要比光子快60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒），对于这样一个结果，欧洲核子研究中心理论物理学家约翰·埃利斯评价：“如果这一结果是事实，那的确非同凡响”。法国物理学家皮埃尔·比内特吕告诉法国媒体，这是“革命性”发现，一旦获得证实，“广义相对论和狭义相对论都将打上问号”。他没有参与这一项目，然而查阅过实验数据。比内特吕说，这项实验中，中微子穿过各类物质，包括地壳，“这也许会减慢它们的速度，但绝不会增加它们的速度，让它们超过光速”。

第二次重复性实验的结果表明，中微子依旧比光提前到达了62纳秒。这在与第一次实验结论完全吻合的同时，也否定了关于中微子脉冲的持续性与实验结果有关的猜测。10月份，欧洲核子研究中心优化了实验方案并开始复核中微子超光速实验，最终“新的测量方法没有改变最初的结论”。

有关超光速的现象，来自一项天体物理学研究提出了一个反对理由。1987年，一颗强大的超新星产生的大量光和中微子涌向地球。虽然中微子探测器观察到这种微粒比光早到大约3小时，但是很有可能是这种超轻粒子先开始向地球方向飞来。中微子很难与物质产生互动，它相对比较容易从爆炸的恒星核里逃逸出来，而光子会被多种元素吸收并重新发射出来，它从恒星核里逃逸出来需要更长时间。如果OPERA试验得出的结果与观测结果一样，科学家认为中微子应该比光早到超过4年时间。

够通过被称作科恩-格拉肖喷射的过程产生虚拟电子对，这些喷射物将会逐渐耗尽超光速中微子产生的能量，导致它们的运行速度放慢下来。

标准物理模型的特性表明，要让中微子的运行速度比光快，电子也要这样。但是如果电子中微子以OPERA试验提出的速度运行，那么电子至少也应该比光速快十亿分之一。很多试验已经确定电子的理论极限，这很好地排除了上述假设。但事实如何，还有待观察。