VER UNA IMPORTANTE CORRECCIÓN DE LOS RESULTADOS DEL EXPERIMENTO AL FINAL

El extraordinario hallazgo de neutrinos viajando a velocidades superiores a la luz ha sido, evidentemente, uno de los bombazos científicos del año. Acá les dejamos el paper original, publicado en arXive ayer 22 de septiembre, sin peer review. A la espera de poder contar con una visión más elaborada del asunto, nos permitimos traducir un artículo de preguntas y respuestas del Guardian aparecido hace algunas horas.

Neutrinos más rápidos que la luz – Q & A

Nueva evidencia tentativa sugiere que la regla de Einstein de que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz puede estar equivocada. ¿Cuáles son las implicaciones para nuestra comprensión del mundo?

¿Qué se ha descubierto?
Una partícula subatómica fundamental, el neutrino, parece ser capaz de viajar más rápido que la velocidad de la luz (es decir, la velocidad de un fotón a través del vacío).

¿Por qué los físicos creen que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz?
A inicios del siglo 20, Albert Einstein utilizó un trabajo anterior del físico James Clerk Maxwell para demostrar que la velocidad de la luz, c, es una constante fundamental y que es también la velocidad máxima a la que nada puede viajar. En la práctica, las únicas cosas que se desplazan a esta velocidad son los fotones (partículas de luz) que se mueven a través del vacío.

Einstein encapsuló c en su teoría de la relatividad, que dice que las leyes de la física son las mismas independientemente de quienes las observan o experimentan. Para dar cabida a la invariancia de la velocidad de la luz, Einstein tuvo que modificar las leyes de Newton del movimiento para que el tiempo y el espacio se convirtieran en conceptos elásticos – cuando un objeto se mueve más rápido, su tamaño se contrae y el momento de las experiencias se ralentiza. La relatividad especial también conduce a la más famosa ecuación de Einstein, E=mc2 (donde E es la energía y el m es la masa), lo que demuestra que la energía y la materia son equivalentes.

¿En qué punto en la escala de lo increíble se ubica este resultado?
Si los resultados del Gran Sasso se demuestran correctos, los científicos tienen razones para creer que la actual formulación de la relatividad especial está mal. Esto es preocupante, ya que la teoría se ha probado en innumerables ocasiones en experimentos y no ha sido refutada. Es una piedra angular de nuestra comprensión del universo.
El límite de velocidad de la luz es también la base de causa y efecto: los efectos siempre siguen las causas. Si esto no siempre es, las leyes básicas de la física podría tener que volverse a escribir.

¿Qué fue exactamente lo que los físicos hicieron?
Los científicos del OPERA (Proyecto de oscilación con el aparato de emulsión de seguimiento), experimento en el Gran Sasso, Italia, descubrieron que los haces de neutrinos enviado a sus detectores del CERN, a 730 kilometros de distancia, en Ginebra, llegaron antes de lo que deberían.

El viaje supone para un rayo de luz alrededor de 2,4 milisegundos, pero después de ejecutar el experimento durante tres años y con más de 15.000 neutrinos, los científicos descubrieron que las partículas llegaban al Gran Sasso 60 / 1000000000 de segundo antes, con un error margen de más o menos 10 mil millonésimas de segundo.
Dado que la velocidad de la luz en el vacío es 299.792.458 metros por segundo, los neutrinos al parecer viajaron a 299.798.454 metros por segundo.

¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos son partículas eléctricamente neutras que tienen un pequeña (pero no cero) masa. Interactúan muy débilmente con la materia normal, haciéndolos casi imposibles de detectar. Decenas de miles de millones de neutrinos pasan a través de la yema de un dedo cada segundo. Se crean en ciertos tipos de desintegración radiactiva, durante las colisiones entre átomos y los rayos cósmicos y en las reacciones nucleares, como los que ocurren en el centro del sol.

¿Hay alguna teoría que podría explicar el resultado?
Si el resultado es probado como correcto – y este sigue siendo un gran si – se va a tener que entrar en algunas zonas relativamente desconocida de la física teórica para empezar a explicarlo. Una idea es que los neutrinos son capaces de acceder a una dimensión nueva, oculta del espacio, lo que significa que se pueden tomar atajos. Joe Lykken de Fermilab, dijo al New York Times: “La relatividad especial sólo se mantiene en un espacio plano, así que si hay una quinta dimensión que se tuerce, es posible que en otras divisiones de la misma, la velocidad de la luz sea diferente.”

Alan Kostelecky, un experto en la posibilidad de procesos más rápidos que la luz de la Universidad de Indiana, presentó una idea similar en 1985, la predicción de que los neutrinos podrían viajar más rápido que la velocidad de la luz mediante la interacción con un campo desconocido que acecha en el vacío. “Con este tipo de fondo, no es necesariamente el caso de que la velocidad límite en la naturaleza sea la velocidad de la luz”, dijo a The Guardian. “En realidad podría ser la velocidad de los neutrinos y la luz va más despacio.”

¿Significa esto que los viajes en el tiempo son posibles?
No contenga la respiración, no vamos a saltar de forma rutinaria al pasado en DeLoreans en el corto plazo. Si las partículas pueden viajar más rápido que la luz, la relatividad especial sugiere que viajar hacia atrás en el tiempo es una posibilidad, pero que alguien aproveche esta capacidad para hacer algo útil está mucho más allá del alcance de cualquier tecnología o material que tenemos hoy.
Los físicos han postulado una partícula hipotética, conocida como un taquión, que puede viajar más rápido que la luz y que por lo tanto se puede mover hacia atrás en el tiempo. Pero también piensan que los taquiones, si existen, no tendrían manera de interactuar con la materia normal.

CORRECCIÓN (17 de octubre)

Nuestro amigo de Twitter @darth_berthold nos acaba de golpear con un artìctulo de FayerWayer que revisa el tema y parece resolver el puzle: habría un error de medición sistemático. El paper Times Of Flight Between A Source And A Detector Observed From A GPS Satellite de Ronald van Elburg (13 octubre 2011) propone que a los 60 nanosegundos de ventaja de los neutrinos sobre la luz hay que restarles 64 por los movimientos de los marcos de referencia usados; algo que la propia relatividad explica:

“El experimento de Michelson-Morley muestra que el resultado de un experimento de interferencia no depende de la velocidad constante de la instalación con respecto a un sistema de referencia inercial. De esto se puede concluir la existencia de una velocidad invariante de la luz. Sin embargo, no se sigue de dicho experimento que un tiempo de vuelo sea independiente del marco de referencia. De hecho, la teoría de la relatividad especial predice que la distancia entre el lugar de producción de una partícula y la ubicación de detección se cambiará en todos los marcos de referencia que tengan un componente de velocidad paralela a la línea de base que separe la fuente y el detector en un experimento de tiempo de vuelo de un fotón. Para el experimento OPERA nos encontramos con que la corrección asociada es del orden de 32 nanosegundos. Dado que, a juzgar por la información proporcionada, la corrección se debe aplicar dos veces en el experimento OPERA, la corrección total a los resultados finales es del orden de 64 nanosegundos. Con lo que las velocidades aparentes de los neutrinos regresan a un valor no muy diferente de la velocidad de la luz”.