OPERA實驗

OPERA（英語：Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus）是一項旨在檢測中微子振盪現象的實驗。此項實驗運用位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究組織超級質子同步加速器產生的高強度、高能量的CNGS（CERN Neutrinos to Gran Sasso）μ中微子束向730公里之外、位於義大利中部山區的格蘭沙索國家實驗室的地下實驗室傳送。

基本介紹

• 中文名：OPERA實驗
• 外文名：Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus
• 領域：加速器

實驗項目

2010年5月31日，OPERA公布了首例從μ中微子束中觀測到的τ中微子現象。

超光速檢測

初始結果

2011年9月22日，OPERA研究小組聲稱由歐洲核子研究組織傳送至OPERA感測器的中微子以超光速運動。 經檢測這些粒子到達OPERA感測器的時間比假設其按光速運動的預定時間提前了60.7納秒，而其中僅包含±6.9納秒的統計誤差和±7.4納秒的系統誤差。換言之，光速每秒為接近30萬公里，但中微子每秒能比其多跑大約7.44公里；也就是說，中微子的速度比光速還要快2.48×10(大約40322.58分之一)。OPERA合作科學家安東尼奧·伊拉蒂塔托解釋說OPERA小組沒有發現能影響測量結果的任何儀器因素。據報導這個研究小組已進行了16,111次事件測量並達到了統計上的顯著性差異水平。CERN發言人James Gillies歡迎物理學界的科學家洞察他們的實驗成果並在細節上仔細檢查。

一些研究組織表示要再現實驗結果及尋找潛在的實驗失誤。費米實驗室宣稱將著手嘗試進行重複實驗。

重定義的結果

2011年11月17日, OPERA小組發布了一個重定義的結果，進一步縮小了誤差範圍。測量結果是中微子大約較早到達57.8納秒, 得出一個相對的速度差約為42194.09分之一。 新的顯著性水平成為6.2σ。這個小組已經提交實驗結果到高能物理期刊進行同行評審。

同樣在這篇論文中, OPERA小組又發布了一個附加分析，基於有意設定的質子束生成的獨立的CNGS中微子束， 從2011年10月21日到11月6日。他們度量了20次中微子偵測事件，標示出中微子比光早到達62.1納秒, 與主分析的結果一致, 這樣超光速得到了進一步的證實。

爭議

2012年2月22日，科學新聞網頁雜誌Science Insider報告，從全球定位系統接收器到電腦之間的光纖纜線，由於與電腦的積體電路卡連線不良，造成了60納秒延遲。將連線維修後，這問題不再發生。這實驗失誤似乎可以解釋中微子的超光速運動異常現象。但是，仍舊必需做實驗拿到更多數據來檢驗這假說。

2012年3月15日，格蘭沙索國家實驗室的ICARUS實驗團隊報告，遵守狹義相對論，做實驗得到與光速一致的中微子速度。這意味著同實驗室的OPERA實驗團隊先前所獲得的中微子超光速異常結果可能不正確。包括這兩個團隊在內，實驗室的四個團隊，計畫在同年5月份分別做實驗測量短脈衝粒子束的中微子速度，期望屆時能夠得到正確答案。

結論與後續

2012年4月2日，中微子超光速異常實驗結果已確定有誤。由於團隊的委員會通過不信任投票，實驗團隊的兩位領導者自動辭職。