【菜科解读】

据国外媒体报道，上周四，位于瑞士日内瓦与法国边境接壤的欧洲核子研究中心（CERN）宣布了一项惊人的实验结果：在该中心此前进行的中微子振荡（感光）跟踪（仪）实验中，研究人员发现中微子运动的速度超过光速。

中微子是轻子的一种，且显电中性（不带电）。

对于该实验结果，目前除了欧洲核子研究中心外，还没有任何一个实验室能证实这个实验结论是否正确。

而美国费米国家实验室将对中微子超光速实验结果进行验证。

美国费米国家实验室巨大的环形加速器

毕竟，如果中微子超光速现象得到证实，这就意味着由欧洲核子研究中心中微子振荡跟踪实验（参考图2）中得出的结论将对爱因斯坦的狭义相对论构成重大挑战，这是因为爱因斯坦的狭义相对论中提到：在计算相对论质量时，所采用的公式要求物体的运动速度不可以达到光速，更别说超过光速了，即没有任何物体的运动速度比光速还快。

而欧洲核子研究中心的实验结论却是中微子运动速度能超光速，这就是爱因斯坦理论与当前实验结果相矛盾的根本原因。

欧洲核子研究中心中微子超光速实验（及该中心地下对撞机线路结构）示意图

面对欧洲核子研究中心的实验结果，许多科普作家以及物理学家都对中微子能超光速运动表示质疑。

但是，为了明确表明是否有必要对爱因斯坦的理论进行修改，我们就要进行重复性实验。

美国费米国家实验室粒子物理实验室正在着手对这个实验结果进行验证。

如果实验结果能被复制，也就是说也可以得出中微子超光速运动的结论，那爱因斯坦的狭义相对论很可能要进行部分修改。

事实上，早在2007年时，在美国美国伊利诺伊斯州巴达维亚与明尼苏达州进行的（主注入式）中微子振荡搜寻（MINOS）高能物理实验中，位于伊利诺伊斯州巴达维亚的美国国家费米实验室的物理学家将主注入器产生的中微子束穿过位于该实验室的近程探测装置，然后击中位于数百英里外的明尼苏达州废铁矿井改造的远程探测装置。

该实验当时得出的结论是：首次记录到中微子运动速度超过光速。

但是，这个结果并没有引起多大的注意，这是因为实验结果在误差的范围之内。

使用GPS信号测量中微子振荡跟踪实验原理图

现在，美国国家费米实验室已经准备好了更加精确的测量装置，如果他们能证实欧洲核子研究中心得出的中微子超光速结论，那么这将是最重要的科学发现之一。

（主注入式）中微子振荡搜寻（MINOS）高能物理实验的发言人、英国伦敦大学的粒子物理教授珍妮托马斯（Jenny Thomas）在一封电子邮件中提到：（主注入式）中微子振荡搜寻（MINOS）实验计划进行多项改进，以更新2007年进行的初始测量结果，其中包括10倍乃至更多的数据。

费米实验室将在未来的四到六个月期间得出新的实验数据，因为费米实验室进行的验证实验只是在原有基础上进行更新，以便更仔细地核对测量结果。

粒子物理教授珍妮托马斯解释道：在费米实验室进行的验证实验中，将有一个小组（大约四到五人组成）负责使用精确的GPS系统（参考图3），即原子钟来测量由费米实验室主注入器产生的中微子流，要保证该束中微子流精确地穿过近程探测装置，而位于明尼苏达州的远程中微子探测装置与其相距450英里远。

从图2欧洲核子研究中心地下结构分布图上可清楚看出：超级质子同步加速器（SPS）产生的质子流经过TT41通道的目标跟踪等确认后，最后进入两个 μ介子探测装置，并前往730公里外的位于意大利中部的格兰萨索（Gran Sasso）国家实验室。

而TT41的功能主要是跟踪中微子在目标方向上的相互作用，以及测量中微子抵达意大利实验室的时间。

此外，图中从上到下依次分布着：超级质子同步加速器（SPS）通道，大型强子对撞器(LHC)通道和大型电子－正电子对撞器(LEP)通道。

值得注意的是：参与本次验证实验的仅是美国国家费米实验室的一个部分，而费米实验室粒子物理实验室的另一个主要部分将由于资金缺乏的问题而关闭，它就是费米实验室万亿电子伏特加速器(Tevatron)。

该加速器被认为是可与欧洲核子研究中心的大型强子对撞机相匹敌的装置。

在欧洲大型强子对撞机未问世之前，其一直是世界上最大的粒子加速器。

欧洲大型强子对撞机于2008年启动，而费米实验室万亿电子伏特加速器将于9月30日下午2点关闭。

因此，尽管以美国费米国家实验室为代表的研究机构在粒子物理学探索上发挥着自己的作用，但是，在未来谁将会是该领域的主要领导者仍然是一个悬而未决的问题，就如同欧洲核子研究中心的中微子振荡（感光）跟踪（仪）实验结果，依然是个未知数

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。

“显微镜”卫星验证爱因斯坦等效原理：如有误将拉开新序幕

研究人员表示，如果证明这一理论有误，将拉开新物理学的序幕。

　　1907年，爱因斯坦提出等效原理。

该原理指出，惯性质量同引力质量相等，也就是引力场对物体施加的作用，无法与加速运动产生的效果区分开来。

爱因斯坦的一个思维试验这样解释：设想一个人站在地球上的一个密封盒内，引力使他稳稳地站在地板上。

现在，想象这个人处在同一个密封盒，只不过该密封盒在远离任何行星且加速度刚好为9.8m/s2的火箭内，这位乘客仍可稳稳站在地板上。

那么，这个人并不知道自己究竟是在地球上，还是在加速运动的火箭上。

　　等效原理是广义相对论的第一个基本原理。

那么，等效原理正确吗？这就是法国发射的"显微镜"卫星的使命，该卫星已从法属圭亚那搭载俄罗斯"联盟"号火箭进入太空。

　　"显微镜"卫星由法国国家航天研究中心(CNES)研制而成，其上携带两个圆柱形物体：一个用金属钛制造；

另一个用铂铑合金制造。

CNES在新闻发布会上表示："在太空中，旋转卫星上的这两个物体将在长达数月内处于几乎完美且持久的自由落体运动中，没有在地球上可能受到的扰动影响，因此，我们能很精确地对它们的相对运动进行研究。

" 　　如果爱因斯坦是正确的，那么不管其组成如何，两者的运动将会一样。

CNES称："如果两者加速度不同，那么等效原理将被推翻，这将撼动物理学的基础。

" 　　科学家们一直无法让爱因斯坦的引力理论与粒子物理学标准模型统一起来。

标准模型预测，广义相对论会在非常小的尺度上失效，但迄今还没有人观察到这一现象。

现在，"显微镜"卫星的观测精度比迄今地球上进行的实验提高了3个数量级。

研究人员表示，任何违反爱因斯坦等效原理的情况均将开启新的物理学领域。