方励之：CERN-Gran Sasso 的中微子超光速实验# LeisureTime - 读书听歌看电影
j*n
1 楼
从昨天（09/22/2011）旁晚开始，物理界好像炸了锅，疯传一则消息：CERN （日内瓦
）和Gran Sasso （巨岩，意大利）的中微子实验发现，中微子的传播速度超过光速！
今天纽约时报等大小报纸也跟着凑热闹：二十世纪最有名的物理公式，
E=mc2
中的c 不是常数了 ！似乎爱因斯坦就要完蛋了！
别忙着下结论，先看一下CERN 和Gran Sasso 到底干了什麼。
CERN 和Gran Sasso 两个实验室我都去过。前者拥有世界最大的粒子加速器，后者是世
界最大的地下的粒子和天体物理实验室。CERN - Gran Sasso 的中微子实验，想法很简
单，如图1所示，在日内瓦的CERN（图左边）产生一束中微子，射向意大利的Gran
Sasso （图右边）。 他们 测量中微子从CERN 飞到Gran Sasso的时间，又知道，CERN
到Gran Sasso的距离，就测得中微子的飞行速度了。
图1： 虚线是 中微子从 CERN 到Gran Sasso 传播途径
由于地球是球状的，中微子从 CERN 到Gran Sasso 的直线传播途径都在地下。中微子
可在地球中自由穿行，如入无人之境。中微子传播途径（图1的虚线）对应的地面上，
有许多有名的地方：勃朗峰 （阿尔卑斯山的最高峰），Piemonte （葡萄名酒产地），
佛罗伦萨（文艺复兴的源点），Arezzo （著名电影“美丽人生”的故事背景所在地，
影片在戛纳电影节试映时，全体观众起立鼓掌长达12分钟之久，个个含泪步出影院。它
是我看过的所有二战影片中，最好的）……
中微子地下直线穿行距离732公里，根据中微子在CERN的发射时间和在Gran Sasso 接受
时间，就可求出中微子的穿行速度。该实验团队宣称，中微子的穿行速度比标准的光速
（299792458 米/秒）大 0.0025%。昨晚，他们的论文已在网上贴出（见arXiv：1109.
4897v1），题目是“Measurement of the neutrino velocity with the OPERA
detector”，作者共174人，来自大小诸国。在大国中，有法，意，日，德，俄，没有
美，英，中。
直到写此文的时候，同行对CERN – Gran Sasso 结果的态度，似乎持保留或观望的居
多（当然，我是在美国的统计）。
原因之一是，它与超新星1978A 的观测结果矛盾。超新星爆发时会产生强光及中微子。
1978A爆发时，小柴昌俊,（Masatoshi Koshiba，获2002年物理诺奖 ）的地下中微子实
验室接受到了中微子信号。而且，中微子信号到达时间几乎同1978A的光信号几乎一样
。由于1978A距地球约17万光年，如果光速度与中微子速度哪怕只有极小（10-9）的差
别，中微子信号也不可能与光信号同时到达地球。跑得快者先到，慢者后到。而CERN
– Gran Sasso 结果是光速度与中微子速度有10-5 的差别。果如此，光信号将比中微
子信号晚很多年。
所以，还不忙接受CERN – Gran Sasso 的结果。
等等看， CERN - Gran Sasso 的中微子实验结果能否被其他独立的实验证实。日本的
超级神冈探测器，美国费米实验室的设备，都可能重复做类似的实验。
有人已经急着建立新理论了，说中微子速度之所以比光快，是因为中微子走了（高维空
间中的）捷径云云。暂时不必当真。
1987年，Gran Sasso 实验室正在建设时，我去过一次。Gran Sasso 实验室建在Gran
Sasso 山底部。它由三个大山洞组成。山洞之间有隧道相通。与外界联系也是隧道 （
图2）
图2：Gran Sasso 实验室的示意图。它由三个实验室山洞和隧道组成。隧道可通汽车。
Gran Sasso 实验室由意大利修公路的公司承建。意大利的高速公路，山洞极多。给实
验室挖几个山洞，不在话下。听说，贵州的高速公路也是意大利公司承建，因为山洞极
多。
2006 年，当CERN - Gran Sasso 中微子实验在建设时，我又去过 Gran Sasso (图3)。
从照片可以看到山洞实验大厅的规模，CERN-Gran Sasso 中微子实验的终端探测器
OPERA （The Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus），即建于此
大厅里。OPERA这个名字是着意取的，不懂一点威尔弟，普契尼，大概很难混进OPERA
团队。
图3: 2006年我和同事访问CERN-Gran Sasso 中微子实验山洞。
Gran Sasso 是风景旅游胜地（图4）。但在 Gran Sasso实验室里工作，却极为单调烦
闷，因为环境孤立。只有在孤立安静的环境中才有可能探测到中微子的微弱信号。在
Gran Sasso实验室，常常雇人来做单
图4，Gran Sasso 景观
调烦闷的工作，但工资不菲。九十年代时，Gran Sasso实验室一直雇有这类中国雇员。
他们大多是中国科学院的年轻研究人员。现在几乎没有了，或雇不到了，因为中国科学
院的工资也不菲了。
9/23/ 2011, Tucson
）和Gran Sasso （巨岩，意大利）的中微子实验发现，中微子的传播速度超过光速！
今天纽约时报等大小报纸也跟着凑热闹：二十世纪最有名的物理公式，
E=mc2
中的c 不是常数了 ！似乎爱因斯坦就要完蛋了！
别忙着下结论，先看一下CERN 和Gran Sasso 到底干了什麼。
CERN 和Gran Sasso 两个实验室我都去过。前者拥有世界最大的粒子加速器，后者是世
界最大的地下的粒子和天体物理实验室。CERN - Gran Sasso 的中微子实验，想法很简
单，如图1所示，在日内瓦的CERN（图左边）产生一束中微子，射向意大利的Gran
Sasso （图右边）。 他们 测量中微子从CERN 飞到Gran Sasso的时间，又知道，CERN
到Gran Sasso的距离，就测得中微子的飞行速度了。
图1： 虚线是 中微子从 CERN 到Gran Sasso 传播途径
由于地球是球状的，中微子从 CERN 到Gran Sasso 的直线传播途径都在地下。中微子
可在地球中自由穿行，如入无人之境。中微子传播途径（图1的虚线）对应的地面上，
有许多有名的地方：勃朗峰 （阿尔卑斯山的最高峰），Piemonte （葡萄名酒产地），
佛罗伦萨（文艺复兴的源点），Arezzo （著名电影“美丽人生”的故事背景所在地，
影片在戛纳电影节试映时，全体观众起立鼓掌长达12分钟之久，个个含泪步出影院。它
是我看过的所有二战影片中，最好的）……
中微子地下直线穿行距离732公里，根据中微子在CERN的发射时间和在Gran Sasso 接受
时间，就可求出中微子的穿行速度。该实验团队宣称，中微子的穿行速度比标准的光速
（299792458 米/秒）大 0.0025%。昨晚，他们的论文已在网上贴出（见arXiv：1109.
4897v1），题目是“Measurement of the neutrino velocity with the OPERA
detector”，作者共174人，来自大小诸国。在大国中，有法，意，日，德，俄，没有
美，英，中。
直到写此文的时候，同行对CERN – Gran Sasso 结果的态度，似乎持保留或观望的居
多（当然，我是在美国的统计）。
原因之一是，它与超新星1978A 的观测结果矛盾。超新星爆发时会产生强光及中微子。
1978A爆发时，小柴昌俊,（Masatoshi Koshiba，获2002年物理诺奖 ）的地下中微子实
验室接受到了中微子信号。而且，中微子信号到达时间几乎同1978A的光信号几乎一样
。由于1978A距地球约17万光年，如果光速度与中微子速度哪怕只有极小（10-9）的差
别，中微子信号也不可能与光信号同时到达地球。跑得快者先到，慢者后到。而CERN
– Gran Sasso 结果是光速度与中微子速度有10-5 的差别。果如此，光信号将比中微
子信号晚很多年。
所以，还不忙接受CERN – Gran Sasso 的结果。
等等看， CERN - Gran Sasso 的中微子实验结果能否被其他独立的实验证实。日本的
超级神冈探测器，美国费米实验室的设备，都可能重复做类似的实验。
有人已经急着建立新理论了，说中微子速度之所以比光快，是因为中微子走了（高维空
间中的）捷径云云。暂时不必当真。
1987年，Gran Sasso 实验室正在建设时，我去过一次。Gran Sasso 实验室建在Gran
Sasso 山底部。它由三个大山洞组成。山洞之间有隧道相通。与外界联系也是隧道 （
图2）
图2：Gran Sasso 实验室的示意图。它由三个实验室山洞和隧道组成。隧道可通汽车。
Gran Sasso 实验室由意大利修公路的公司承建。意大利的高速公路，山洞极多。给实
验室挖几个山洞，不在话下。听说，贵州的高速公路也是意大利公司承建，因为山洞极
多。
2006 年，当CERN - Gran Sasso 中微子实验在建设时，我又去过 Gran Sasso (图3)。
从照片可以看到山洞实验大厅的规模，CERN-Gran Sasso 中微子实验的终端探测器
OPERA （The Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus），即建于此
大厅里。OPERA这个名字是着意取的，不懂一点威尔弟，普契尼，大概很难混进OPERA
团队。
图3: 2006年我和同事访问CERN-Gran Sasso 中微子实验山洞。
Gran Sasso 是风景旅游胜地（图4）。但在 Gran Sasso实验室里工作，却极为单调烦
闷，因为环境孤立。只有在孤立安静的环境中才有可能探测到中微子的微弱信号。在
Gran Sasso实验室，常常雇人来做单
图4，Gran Sasso 景观
调烦闷的工作，但工资不菲。九十年代时，Gran Sasso实验室一直雇有这类中国雇员。
他们大多是中国科学院的年轻研究人员。现在几乎没有了，或雇不到了，因为中国科学
院的工资也不菲了。
9/23/ 2011, Tucson
