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说说“超光速”中微子实验中的测量问题

已有 2795 次阅读 2011-9-26 08:36 |个人分类:镜子大全|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 实验, 中微子, 测量, 超光速

说说“超光速”中微子实验中的测量问题
作者: mirror (*)
日期: 09/25/2011 10:16:33

“超光速”中微子实验中的测量问题说得很精彩。作为一个实验结果,“中微子早到了60ns”的主张也没有什么不可以的。测量不同地点的时间间隔的精度,还是很可信、可靠的。毕竟地球上,人类有个标准时间体系,一个脉冲在这里发出的时刻与在另一处收到脉冲时刻之间的差,就是测量精度。作为一个特殊的测量体系,人们在月球上安装了反射板,可以测量一个激光脉冲发出去再返回来的时间间隔。利用这个间隔和光速,可以算出这个时刻地球与月亮之间的距离。因为是在原地发射和接收,可以到达很高的测量精度。

意大利的OPERA中微子实验的脉冲发射点与接收点的直线间隔是720km。光速c要走2.4ms。因此,“中微子早到了60ns”就意味着:1)比速度c快了2.5e-5,2)直线间隔是720km短了2.5e-5。但是意大利实验组主张的直线间隔的精度是3e-7,这在镜某的常识看来,是精度过高了。依曹老师在“在大亚湾反应堆中微子实验中,同样需要测量从反应堆到探测器的直线距离,要求精确到几厘米。我们请高能所加速器中心的测量小组在现场进行了长达几个月的测量”的结果,他们在核电厂区内几公里范围内测量精度到了0.5厘米。变换成相对精度,还不到1e-6(1ppm)。在大气中长度测量相对精度1ppm是个坎儿,一般很难跨越。在地球上测量更长的720km的直线间隔,能比在几公里范围内测量结果还好,简直是不可思议。这里面的根本问题不单是测量技术,还有个测量对象的问题。地球这个“物体”有没有3e-7的稳定(恒定)性呢?镜某认为没有。因为地球表面有潮汐现象,这个力导致的地壳变形可以达到3e-8~1e-7的量级。

如果720km的直线间隔的测量精度达到了3e-7,应该可以隐约看到一天两次的潮汐引起的距离变化。论文中图7给出的地震后距离的变化只是表明测量的感度,不能表明绝对距离的精度。这是两个问题。

如果说720km的直线间隔的测量精度有3e-5(30ppm),那么这是个比较正常的精密测量的结果,相当于测量一个1m长的钢轨达到30微米绝对精度。即便是这类的测量工作,在一般的实验室里恐怕也是做不出来的。对30mm的物体做3微米的精度的测量,就比较简单了。

曾经有人问过镜某中国的领土面积,并且上升到了“爱国”与否的档次。镜某告诉那个“热心的”爱国者:先去测量一下恋人的乳房吧,看看能得到几位有效数字。恐怕恋人的乳房也不是那么好测吧?可见通过测量领土面积“爱国”也不那么容易呢。

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。




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