看來愛因斯坦關於宇宙速度極限的推測或許並非錯誤。狹義相對論不僅依然成立，還能解釋那些速度超光速的中微子。它們並沒有突破光速，只是因為測量其速度的時鐘的相對論運動，造成了這種錯覺。
我們都記得，幾週前，歐洲核子研究中心（CERN）的一些科學家公佈了中微子運動速度超過光速的數據，震驚了物理學界。具體來說，當中微子到達遠處的探測器時，速度比光完成相同行程快了大約60奈秒。但物理定律告訴我們這是不可能的。 「振盪專案-乳膠追蹤裝置」（Oscillation Project with Emulsion-tTrack Apparatus）團隊（順便一提，他們原本並沒有尋找這個結果）校準了他們的探測器，測量了距離，並進行了大量的計算，試圖找到解釋。
他們百思不得其解，只好將研究結果公之於眾，供物理學界參考，結果物理學界對這項實驗進行了猛烈抨擊。此後三週內，預印本伺服器arXiv上出現了近百篇論文，試圖解釋這一切。物理學家將原因歸咎於各種因素，從糟糕的大地測量到不準確的時鐘計時，其他粒子物理觀測站也努力嘗試復現這些結果。
現在一位荷蘭物理學家表示，原因其實很簡單──OPERA團隊忽略了他們時鐘的相對論運動。 Technology Review的arXiv部落格重點介紹了這篇論文，連結在此。
OPERA實驗研究的是中微子振盪現象，也就是這些神祕粒子在不同類型之間轉換的現象。他們從歐洲核子研究中心（CERN）的中微子束中發射μ子中微子，並將它們送到義大利格蘭薩索天文台，在那裡研究人員統計了有多少μ子中微子轉變為τ子中微子。除了精確的地球測量外，這項實驗還需要兩個地點的時鐘進行超精確的同步。研究團隊利用GPS衛星實現了這一點，這些衛星在距離地球約12500英里（約20000公里）的軌道上運行，並廣播時間訊號。 OPERA團隊必須計算出這些時間訊號到達地球所需的時間。但據荷蘭格羅寧根大學的物理學家羅納德·範·埃爾堡（Ronald van Elburg）稱，他們沒有考慮到時鐘的相對論運動。
無線電訊號以光速從衛星傳播，與衛星本身的速度無關。這是狹義相對論的核心原則之一：「光在真空中總是以確定的速度c傳播，該速度與發射物體的運動狀態無關，」正如愛因斯坦本人所說。
但由於衛星在移動，從它們的角度來看，中微子和偵測器的位置也在改變。中微子朝著探測器運動，而探測器看起來也朝著中微子源移動。因此，源頭和目的地之間的距離看起來比在地面觀測時要短。
範·埃爾堡寫道：「因此，在這個參考系中，粒子行進的距離比源和探測器之間的距離要短。」這種現像被忽略了，因為OPERA團隊認為這些時鐘位於地面上——從物理角度來看，它們的確位於地面上——而不是在軌道上，而它們的同步參考點就位於軌道上。
範·埃爾伯格利用軌道高度、軌道周期、軌道傾角和其他參數計算出誤差率：「觀測到的飛行時間應該比使用基線時鐘計算出的飛行時間短約32納秒，」他寫道。在兩個時鐘位置都進行了計算，因此將這個值乘以2，即可得到提前到達時間為64奈秒。這基本上可以解釋OPERA異常現象。
範·埃爾伯格寫道：“本文表明，協調世界時 (UTC) 的通用性不如其名稱所暗示的那樣強，我們必須考慮到我們的時鐘是如何運行的。”
當然，他的論文尚未發表，也需要像OPERA的論文一樣接受同樣的審查和同行評審，所以我們現在還不能接受範·埃爾伯格的理論。但這無疑是一個方便的解釋。而且，這本身也頗具諷刺意味——愛因斯坦的狹義相對論不僅一直都是正確的，甚至還給出了正確的理由。
[via Technology Review]
