对不可能取得结果的理性科学家怎么办？
安东尼奥·埃雷迪托（Antonio Eredito）坚持对他的采访必须在Skype上进行，并且必须打开两个摄像机。 这是一个比中年年龄稍大的男人，一头灰白的头发，睁着大眼睛，下巴很chi。 他轻松地笑了笑，他的眼睛吸引了人们的注意力，就像探照灯一样。 意大利语的口音在单词的末尾添加了额外的元音。
在他同意进行记录采访之前，我们进行了15分钟的交谈。 他说，他不想鼓励那些会歪曲自己的言论并引起轰动和不可靠报道的记者。 他同意在Skype上与我交谈，因为我不是新闻记者，而是物理学家，同时还是一位在实验粒子物理学领域投入了13年时间的作家。 最后，他说：“好吧，我看着你的眼睛，我信任你。 也许这是我的问题。 我可能太信任了，但我信任你。” 他笑着向后靠在椅子上，双臂伸向两侧。
埃雷迪托（Eredito）是来自13个国家的160位物理学家的前领导人，他们组成了OPERA合作组织，旨在研究中微子物理学。 它最初被提议在2000年组装，而Eredato从2008年到2012年对其进行管理。 然后在2011年冬天，似乎发生了一些不可能的事情。 “研究数据的人给我打电话，” Eredato从我的电脑屏幕上告诉我。 -他说：“我在这里看到一些奇怪的东西。” 他看到有证据表明，中微子以如此高的速度从瑞士到达意大利，穿过地壳730公里，因此应该做到这一点，以至于它们到达目的地的速度比光在此地传播的距离快60.7 ns。空间-不应该。
在爱因斯坦过去一百年的观察中，根据这种观察，大型物体的运动速度不能超过真空中的光速，这是他特殊的相对论所建立的，已经成为我们理解宇宙的基石。 如果OPERA测量正确，则将标志着该理论的首次违反。 这将是我们对宇宙了解的核心。
我问Eredato是否认为这应该是一个错误。 他告诉我：“我这么说并不诚实。” “可以这么说，我们将扭曲我们的分析。” 因此，当我们得到令人惊讶的暗示时，第一个反应是：让我们弄清楚为什么会这样。”
沃尔夫冈·保利（Wolfgang Pauli）在1930年提出了中微子的存在来解决一个简单的问题。 当原子核通过发射电子或正电子（相当于反物质中的电子）经历β衰变时，就会缺少某种物质。 电子/正电子会发射出不可见的东西，或者能量会消失。 由于在没有可重现的实验中，任何东西都无法飞行，掉落，移动，碰撞，衰减或改变，因此没有检测到能量消失，Pauli提出了一种中微子，一种看不见的粒子，具有引起β衰变的所有必要性质。根据热力学第一定律。 所谓粒子隐身，是指中微子穿过物质时很少留下痕迹。 如此罕见，以至于在实验中花了将近30年的时间才找到它们存在的物理证据（由
Frederick Raines和
Clyde Cowan进行 ）。
今天，中微子已经成为粒子物理学中标准模型周期表的组成部分。 在这里，您会发现组成该物质的粒子，成对列出并分为三类：电子中微子与电子成对，μ中子与μ子成对，tau中微子与tau完全相同。 中微子可以从一个物种转变为另一个物种。 例如，电子中微子可以振荡成μ子，μ子可以变成tau。 “
中微子振荡是物理学超越标准模型的第一个迹象，”埃雷多托告诉我。 他笑着说：“这就是为什么我喜欢中微子。”
这使我们回到了OPERA实验。 以他的想法，已经有许多中微子振荡的证据，但是所有这些都来自失踪实验。 也就是说，有证据表明电子或μ子中微子都消失了。 需要对外观进行实验-这是OPERA的目标。 当时的想法是，欧洲核研究组织（CERN）将在日内瓦创建一个of子中微子束，该束中子瞄准一个埋在距源头730公里的意大利格兰萨索达蒂亚山脉深处的探测器。 如果在那里检测到tau中微子，则发生中微子振荡。 按照粒子物理学专家给实验的缩写的传统，该项目被称为OPERA（带有乳液跟踪设备的振荡项目）[使用乳液跟踪设备研究振动的项目]。
在提案中未提及对中微子从CNGS（CERN中微子到Gran Sasso）（从CERN到Gran Sasso的中微子）到OPERA探测器行进过程中中子速度的测量。 但是在2011年2月，OPERA项目几乎完全专注于此。
OPERA检测器使用成千上万的摄影胶片砖“我想像任何科学家一样，从一开始我就非常非常非常怀疑，” Eredato说。 “您列出要检查的清单：计时器，接收器，GPS，从接收器到检测器的发射器……检查所有内容。”一些选项很快被取消，另一些则很耗时。您无法停止在CERN进行的实验。与此同时，Eredato竭力追赶他的团队。”您无法想象我当时与同事的合作方式-检查，检查，执行，重复，重复一次-我们从春季开始一直到9月23日！”
该团队检查并尝试了所有可以想到的软件选项，硬件，理论，每一步，修复的每个错误，获得的每一点知识，这些证据表明中微子在整个实验过程中都比光速快。 然后不可避免的事情发生了，有关数据的消息泄漏了出去。 那些不参与实验的人开始谣言违反相对论，这一结果以自从1900年马克斯·普朗克（Max Planck）发现量子物理学以来从未动摇过的方式震惊了物理学的基础。 谣言“以光速传播”，埃雷达托告诉我。
“然后会发生什么？” 您决定代替公共关系这一章。 怎么说：没有评论？ 但是，然后所有人都会责怪您，所有记者都会说：“啊，所以您隐藏了一些东西。 我们想知道发生了什么。 我们纳税并支持您，我们有权知道！“或者您发表声明。” 他用一种不祥的声音说：“我发现了超轻中微子。”
在这种情况下，不是一切都由Eredato决定。 大型实验小组（例如OPERA）会指示处理有争议的结果，并投票将结果公布给公众。 只有少数人对该公告投了反对票。 “而且我非常尊重他们，最后他们是对的，这就是为什么他们要尊重。”
OPERA于2011年9月23日在CERN的一个特别研讨会上发布了结果。 研究小组没有声称发现了相对论的违反。 取而代之的是使用诸如“证据”或“发现”之类的短语，并且数据被称为“异常”。 但是，这种关键的细微差别在人类互动的感觉中消失了。 尽管《纽约时报》刊登的标题中有一个条款：“微小的中微子可能已经超过了宇宙的速度极限”，但《每日电讯报》（“ CERN科学家打破了光速”）或《卫报》上的文章中都没有提到。 （“科学家声称检测到的粒子运动快于光”）或在《科学美国人》中（“已检测到粒子的运动快于光”）。
物理界对这一消息持怀疑态度，甚至持怀疑态度。 就像沃尔夫冈·波利（Wolfgang Pauli）尚未准备好放弃1930年代的能量守恒定律一样，没有实践中的专业物理学家愿意放弃STO。 但是，如果呢？ 自从1983年在CERN的UA1和UA2实验中确认标准模型的关键教条以来，粒子物理学中的每项发现（中微子振荡除外）都为这个令人讨厌的神圣标准模型的资金库增加了一个刻度。 粒子物理学家如何抗拒希望任何东西在他们的一生中会爆炸这个区域的诱惑？
甚至Eredato也希望一点。 “您在科学会议，研讨会上登上领奖台，然后说：伙计们，我在这里有些我不理解的东西。 请帮助我们理解这一点。” 他停下来点头，对自己比对我更多。 “我认为这是一个不错的选择，要谦虚。 总的来说，每个人都梦想着我们是对的。 仅此而已。”
史诗般的突破性物理学朝着一个方向发展，而潜在的耻辱则朝着另一个方向发展。 OPERA应该等待吗？ 您还可以分析多少个月并重新分析结果？ Eredato向我倾斜，通过相机指向我，解释了为什么科学家即使忽略了尺寸也无法忽略其尺寸。 “这不能被杀死。 大自然不是通过理论而是通过实验结果对我们说话。 最差的数据比最好的理论要好。 如果您正在寻找合理的结果，您将永远不会发现，或者至少不会做出意外的发现。 您可以-冲突的条款-预期的发现。”
一件事很清楚：该公告为OPERA提供了她希望的帮助。 几天后，在CNGS光束操作员的帮助下，他们开始开发一种新的测量方法。 在原始分析中，由于束发散，因此有必要使用统计技术来确定中微子的到达时间。 新方法是批量生产中微子，以便它们一起到达检测器，以便更容易确定它们的到达时间。
重新配置中微子束，完成实验并分析结果花了两个月的时间，对于如此复杂的实验而言，这是空前的。
而且对光速过剩的测量还没有到处进行。 “然后我很害怕，”埃雷达托说。 -我说：“天哪！” 而且，不仅我，许多对此持批评态度的人，面对这一结果也无言以对。”
科学家在格兰萨索国家实验室检查OPERA检测器粒子物理实验由复杂的房屋大小的探测器和粒子加速器组成。 在获得第一个结果之前，开发和建设开始了许多年。 到探测器和对撞机已经工作时，实验人员正在开发软件，用于分析和筛选数据，以及将信号和噪声（稀有和异国情调与通常和无聊的音乐与噪声）分离。 他们使用他们的盲法分析版本，类似于生物医学中
的双盲测试 ，需要“带有信号的密闭盒”。 他们没有在真实数据上测试其技术，而是在模拟数据上对其进行了测试，这些模拟数据旨在再现检测器设备对已知过程的响应。 因此，当他们“打开盒子”时，他们的测量结果不应因有意识或无意识的发现而扭曲。
但是，OPERA中微子的数据保留得比光还快。 下一步是按照惯例从OPERA外部的来源获得独立的确认。 例如，在ATLAS和CMS实验中均观察到希格斯粒子。 但是至少有几年没有其他实验可以确认或驳斥OPERA上发生的事情。 但是，在Gran Sasso的基础上，还有另一个实验，
大容量检测器 （LVD），它至少可以检查OPERA上的时间系统。 想法是通过比较两个探测器中的μ子的宇宙射线到达时间来确保两个实验的时钟同步。
“这真是一个了不起的实验，” Eredato告诉我。 回顾过去五年在OPERA获得的数据，研究人员发现OPERA的时间测量工作偏移了73 ns。 然后，在计时器中发现了另一个影响致密光束实验的错误：OPERA上的时钟频率与光束频率不同步。 这两个问题的结合完全补偿了使用CNGS记录的μ子中微子到达时60 ns的超前。
计时器问题的根源是一根光缆，该光缆将GPS时间信号从Gran Sasso表面传输到OPERA检测器所在的8.3 km深度。 电缆有两个棘手的问题：首先，它的连接不良，因此可以期望接收器根本不会接收到来自它的信号。 如果接收器看到光，则它必须开始中微子向检测器的竞赛。 如果接收器看不到光，则应该没有开始。 但是结果，一切都变了。 取而代之的是，该接收器需要大约73 ns的能量来获取足够的光能来启动中微子并激活电子设备。 结果，电子设备实际上在中子极离开CERN的起始线之后的73 ns标记了中微子的开始。 “我可以期望信号在那里或不在那里。 但是没有延迟的信号，” Eredato说。 其次，电缆连接器似乎已移动。 Eredato说：“通常在开始收集数据之前大约一周，就已插入电缆，而当我们再次检查所有内容时，电缆通常已插入。” “意思是，在这些事件之间，当我们收集有关中微子速度的数据时，电缆被卡在某种程度上是错误的。”
在发现并纠正错误之后，OPERA上的中微子速度测量是世界上最精确的。 它们与爱因斯坦SRT完美匹配。 没有由标准模型预测的新物理学的微弱希望已经死去。 但是OPERA小组的工作是惊人的，该小组发现了实验设备的数千个电气通道中唯一的松散电缆。 “我很自豪，”埃雷多托告诉我。 -老实说，我一直以为在奇怪的现象中会有解决方案。 副作用，没人会考虑。 “我永远也不会想到像电缆这样的东西。” 合作也没有夸大数据，也没有发表不受支持的声明。 他们根本没有发表任何声明，并与其他团队密切合作进行了调查。
但是，很明显有人在某个地方弄错了。 也许是连接电缆的人，设计接收器的人或其他人。 2012年3月，尘埃落定后，OPERA协作再次进行投票，以确定参与者是否对项目负责人充满信心。 每个参与该项目的组织都有一票。 投票以16票对13票的结果结束，赞成表示不信任，几名选民投了弃权票。 这远未达到要求的2/3票才能被视为多数并弹the领导层，但足以使这个消息听到。 OPERA领导人Eredato和实验协调员Daria Autiero辞职。
Eredato的辞职信清楚地表明，他是为了车队的利益而离开：“由于媒体的极大兴趣，OPERA的合作处于异常状态，从某种意义上说，压力在不断变化。 外部压力迅速渗透到150人的社会系统中，这可能导致潜在的危险结果，并可能导致忽视科学目标的危险。 这太冒险了。 为了避免这种风险，必须牺牲个人的意见。”
Eredato做得不好吗？ 人们错了。 我花了13年的时间在SLAC，费米实验室，康奈尔大学，欧洲核子研究组织（CERN）甚至长死的
超导超碰撞机上进行实验。 也许比那些从来不需要爬过服务器，连接和布线电缆的人更容易原谅错误。 连接器由于多种原因而失败，并且如果有成千上万个通道，我们可以放心地说，没有一个科学实验通过了而没有使两个连接器失败。 它们通常很容易找到，但这次却不容易。 有人说OPERA应该做更多的检查，但是当不信任票通过时，已经过去了整整一年。 他们需要再执行多少个月？ 是否应该强迫他们对服务站的忠诚，直到发现问题为止？ 不，那么他们将遵循荒谬的观念，即科学家必须遵循一定的科学信条。
投票结果表示的失望也许表明，有多少科学家，尤其是实验者想要发现一些新事物，一些无法预测的事物，以及当这种机会消失后他们会多么生气。
我请Eredato评估获得的全部经验。 他回答说：“社会喜欢将一切都分为黑色和白色。”
但是在科学中，答案并不总是那么清晰。 “我们需要小心，因为如果我们给人留下这样的印象，那就是科学从不说“是”或“否”，而总是说“也许”，那么人们就会说：“那么，科学就不需要被信任了。”传递此信息的问题非常微妙。”大多数写科学的新闻记者不是科学家。 “他们对待科学情报以及杀戮或绑架事件。”关于他的个人角色？ “我了解到我们都在这一领域发挥了作用。”— , . OPERA, , -. .
— , , , . - « , — : , , , , , » [The Left Brain Speaks, but the Right Brain Laughs: an irreverent (but accurate!) look at the neuroscience of talent & skill, innovation & discovery, and art & science] 2015 .