¿Los neutrinos se mueven más rápido que la velocidad de la luz?

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Artículo publicado por Hamish Johnston el 23 de septiembre de 2011 en physicsworld.com

¿Pueden las partículas viajar más rápido que la velocidad de la luz? La mayoría de los físicos diría un rotundo “no”, invocando la teoría especial de la relatividad de Einstein, la cual prohíbe los viajes superlumínicos. Pero ahora, los físicos que trabajan en el experimento OPERA en Italia, puede que hayan encontrado pruebas tentadoras de que los neutrinos pueden superar la velocidad de la luz.

El equipo de OPERA disparó neutrinos muón desde el Sincrotrón Súper Protón en el CERN en Ginebra, a una distancia de 730 kilómetros bajo los Alpes hacia un detector en Gran Sasso, en Italia. El equipo estudió más de 15 000 eventos de neutrinos y encontró que indican que los neutrinos viajan a una velocidad de 20 partes por millón por encima de la velocidad de la luz.

Neutrinos en una cámara de burbujas de hidrógeno © Crédito: Argonne National Laboratory


Medida simple

El principio de la medida es simple – los físicos saben la distancia recorrida y el tiempo que han necesitado para recorrerla, lo que da la velocidad. Estos parámetros se midieron usando GPS, relojes atómicos y otros instrumentos, lo que dio la distancia entre la fuente y el detector con un error menor de 20 cm y para el tiempo de menos de 10 ns.

Ésta no es la primera vez que un experimento de neutrinos ha vislumbrado una velocidad superlumínica. En 2007 el experimento MINOS en los EE.UU. observó 473 neutrinos que viajaron desde Fermilab cerca de Chicago a un detector en el norte de Minnesota. Los físicos de MINOS informaron de una velocidad similar a la observada por OPERA, pero su incertidumbre experimental era mucho más grande. Según los investigadores de OPERA, su medición de la velocidad del neutrino es 10 veces mejor que los anteriores experimentos con aceleradores de neutrinos.

“Totalmente inesperado”

“Este resultado es totalmente inesperado”, destaca Antonio Ereditato de la Universidad de Berna y portavoz del experimento OPERA. “Meses de investigación y verificación no han sido suficientes para identificar un efecto instrumental que podría explicar el resultado de nuestras medidas”. Aunque los investigadores participantes en el experimento continuarán su trabajo, esperan comparar sus resultados con los de otros experimentos con el fin de evaluar plenamente la naturaleza de esta observación.

A pesar de que un error de medición puede ser la causa del sorprendente resultado, algunos físicos creen que la velocidad superlumínica podría ser posible. Su descubrimiento podría ayudar a los físicos a desarrollar nuevas teorías – tales como la Teoría de Cuerdas – más allá del Modelo Estándar de la física de partículas. Sin embargo, las mediciones de OPERA tendrán que reproducirse en otros lugares antes de ser aceptadas por la comunidad científica.

Jenny Thomas, del University College de Londres, que trabaja en MINOS, dijo: “El impacto de esta medida, de ser correcta, sería enorme. De hecho, daría un vuelco a todo lo que creíamos entender acerca de la relatividad y la velocidad de la luz”.

Alexei Smirnov, físico de alta energía en el Centro Internacional Abdus Salam de Física Teórica, en Italia, dice que encuentra el resultado OPERA “extremadamente sorprendente”, ya que mientras podría haberse esperado alguna pequeña desviación, la desviación observada es muy grande – mucho más grande de lo que se esperaría incluso a partir de las teorías más exóticas. “Si se demuestra que este resultado es cierto, las consecuencias para la ciencia moderna, sin duda, serían enormes”, dice. Está de acuerdo con la conclusión de la colaboración OPERA sobre que deberían buscarse efectos sistemáticos desconocidos actualmente y que deben continuar las observaciones. Smirnov fue uno de los tres investigadores que descubrieron el efecto “materia-masa”, que modifica las oscilaciones de neutrinos en la materia.

Hablando de los neutrinos

En la tarde del viernes, el investigador de OPERA Darío Autiero, del Instituto de Física Nuclear de Lyon, discutió los detalles de su experimento en un seminario en el CERN. Autiero abordó las posibles razones para su resultado, que  tuvieran en cuenta todo, desde errores inherentes a la calibración de los relojes a fuerzas de marea y la posición de la Luna con respecto al CERN y del Gran Sasso en el momento de las lecturas.

Consideraron la posibilidad de problemas internos en el propio detector, cuyas opciones se redujeron según OPERA gracias a los métodos de calibración externa independiente que usaron. También se discutió si sería posible volver recrear los resultados a diferentes energías. “No pretendemos descartar o afirmar una dependencia de la energía con nuestro nivel de precisión y exactitud”, dijo Autiero. La nota final del seminario parecía sugerir que la verdadera razón es, de hecho, un misterio por el momento y que, sin duda, serán necesarios posteriores análisis.

El descubrimiento se describe en arXiv: 1109.4897.


Autor: Hamish Johnston
Fecha Original: 23 de septiembre de 2011
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