超光速中微子或许可以通过 GPS 未能解释狭义相对论来解释

因此，爱因斯坦关于宇宙速度极限的推测也许并没有错。狭义相对论不仅安全，还为那些超光速中微子提供了解释。它们并没有突破光速障碍；它们只是看起来突破了，这要归功于检查它们速度的时钟的相对论运动。

我们都记得，几周前，欧洲核子研究中心的一些科学家分享了中微子比光速移动更快的数据，这让物理学界为之震惊。具体来说，它们到达遥远的中微子探测器的速度比光完成相同行程所需的时间快了约 60 纳秒。但物理学规则表明这是不可能的。乳化液跟踪装置振荡项目团队（顺便说一句，他们并不是在寻找这种结果）校准了他们的时钟，测量了距离，并计算了数字以寻找解释。

他们不知所措，将自己的发现倾倒给了更大的物理学界，而后者则开始诋毁这项实验。此后的三周内，预印本服务器 arXiv 上出现了近 100 篇论文，试图解释这一切。物理学家将这一切归咎于糟糕的大地测量学和不准时的时钟，而其他粒子物理天文台也在努力复制这些结果。

现在，一位荷兰物理学家表示，这其实非常简单——OPERA 团队忽略了他们的时钟的相对论运动。《科技评论》的 arXiv 博客在此重点介绍了这篇论文。

OPERA 研究中微子振荡，即这些幽灵粒子从一种类型转换为另一种类型。他们从 CERN 的中微子束中发射出 μ 中微子，并将它们发送到意大利的格兰萨索，研究人员在那里计算出其中有多少变成了 τ 中微子。除了仔细的地球测量外，这项实验还需要两个地点的时钟超精确同步。该团队使用 GPS 卫星实现了这一点，这些卫星在距地球约 12,500 英里的轨道上发射时间信号。OPERA 团队必须计算其中一个时间信号到达地球需要多长时间。但荷兰格罗宁根大学物理学家罗纳德·范埃尔堡 (Ronald van Elburg) 表示，他们没有考虑时钟的相对论运动。

无线电信号从卫星以光速传播，这与卫星的速度无关。这是狭义相对论的核心原则之一：“光在空旷的空间中总是以一定的速度c传播，与发射体的运动状态无关”，爱因斯坦自己就是这么说的。

但由于卫星在移动，从卫星的角度来看，中微子和探测器的位置都在发生变化。中微子正向探测器移动，而探测器似乎正向中微子源移动。因此，起点和终点之间的距离似乎比在地面上观测时要短。

“因此，在这个参考系中，[粒子] 行进的距离比源和探测器之间的距离要短，”范·埃尔堡写道。这个现象被忽视了，因为 OPERA 团队认为时钟是在地面上——从物理上讲，它们确实在地面上——而不是在轨道上，而轨道是它们的同步参考点所在的地方。

范埃尔堡利用高度、轨道周期、与赤道的倾角和其他指标计算出误差率：“观测到的飞行时间应该比使用基线绑定时钟的飞行时间短约 32 纳秒，”他写道。这是在两个时钟位置进行的，因此将其翻倍，即可得到 64 纳秒的提前到达时间。这几乎可以解释 OPERA 异常。

“这篇论文表明，协调世界时 (UTC) 并不像其名称所暗示的那样具有普遍性，我们必须考虑到我们的时钟是如何走时的，”van Elburg 写道。

当然，他的论文尚未发表，并且要接受与 OPERA 一样的审查和同行评审，所以我们还不能接受范·埃尔堡的理论。但这无疑是一个方便的解释。而且这也是一个很讽刺的现象——爱因斯坦的狭义相对论不仅始终是正确的，甚至还提供了一个理由。

[来自《科技评论》]