Los Neutrinos posiblemente más veloces que la Luz?

"Científicos reaccionan con incredulidad y piden repetidos experimentos después de que algunos resultados sugieren partículas que pueden viajar más rápido que la luz"

Este es el titular de una nota de "the guardian", diario online en inglés que emite esta nota el Viernes 23 de Septiembre de 2011. Les dejo mi traducción de esta interesante noticia:

Los científicos alrededor del mundo reaccionaron con sorpresa ayer a los resultados de un laboratorio italiano que parecían mostrar que ciertas partículas subatómicas pueden viajar más rápido que la luz. De ser cierto, el hallazgo rompe una de las más fundamentales leyes de la física y levanta bizarras posibilidades incluyendo el viaje en el tiempo y los atajos vía dimensiones adicionales escondidas.

Científicos del experimento Opera (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus - Proyecto de Oscilación con Aparato de Rastreo de Emulsión) en Gran Sasso, Italia, encontraron que los neutrinos envíados a través de la Tierra a sus detectores desde el Cern, a 450 millas (730 km) en Geneva, llegaron antes de lo que debían. A un rayo de luz le tomaría alrededor de 2.4 milisegundos completar el viaje, pero después de correr el experimento Opera durante tres años y cronometrar la llegada de 15 000 neutrinos, los científicos han calculado que las partículas llegaron a Gran Sasso 60 billonésimas de segundo antes, con un margen de error de más o menos 10 billonésimas de segundo. La velocidad de la luz en el vacío es de 299 792 458 metros por segundo, así que los neutrinos estaban aparentemente viajando a 299 798 454 metros por segundo.

Una piedra angular de la física moderna es la idea de que nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío. A la vuelta del Siglo XX Albert Einstein ecapsuló esta idea en su teoría de la relatividad especial, la cual propone que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores y llevó a la famosa ecuación E=mc² que indica que la masa y la energía son equivalentes.

Brian Cox, profesor de física de partículas en la Universidad de Manchester, llamó a la cautela. "Si tienen algo que viaja más rápido que la luz, entonces es el descubrimiento más profundo de los últimos 100 años o más en física. Es un asunto muy, muy grande" dijo el viernes a la BBC 6 Music. "Requiere re-escribir por completo nuestro entendimiento del universo"

El profesor Jim Al-Kahalili de la Universidad de Surrey, dijo que era más probable que algo estuviera sesgando los resultados. "Si los neutrinos han roto la velocidad de la luz, sería un giro a una teoría angular del último siglo de la física. Eso es posible, pero es más probable que haya un error en los datos. Así que déjenme poner mi dinero donde está mi boca: si el experimento del Cern prueba estar en lo correcto y los neutrinos han roto la velocidad de la luz, me comeré mis boxer en vivo por TV".

El coordinador de Opera Antonio Ereditato dijo que su equipo estaba "recuperándose del shock" del descubrimiento y que dejaría que la comunidad física explicara el resultado. "Hicimos una medición y creemos que nuestra medición es correcta" dijo "Ahora le toca a la comunidad hacer el escrutinio. No llevamos prisa. Estamos diciendo, díganos que hicimos mal, vuelvan a hacer la medición si pueden" y agregó "Habrá todo tipo de escritores de ciencia ficción que darán sus opiniones sobre lo que esto significa, pero no queremos entrar en ese juego".

Si las medidas se demuestran correctas, los físicos tendrán que modificar su entendimiento de la relatividad especial. Hay varias teorías que podrían ayudar a explicar los resultados.

Heinrich Paes y sus colegas en la Universidad Dortmund creen que puede ser posible que los neutrinos se muevan a través de dimensiones adicionales ocultas del espacio y efectivamente tomar atajos a través del espacio-tiempo.

"La dimensión adicional está constituida en tal forma que las partículas que se mueven a través de ella pueden viajar más rapido que las particulas que van a través de las tres dimensiones conocidas del espacio. Es como un atajo a través de esta dimensión extra. Así que parece que las partículas van más rápido que la luz, pero en realidad no lo hacen"

Otra explicación potencial para la observación fue dada por Alan Kostelecky, en la Universidad de Indiana. Propuso en 1985 que un campo de energía que yace inadvertido en el vacío podría permitir a los neutrinos moverse más rápido a través del espacio que los fotones, las partículas que constituyen la luz.

"Este es un campo que se sienta en el vacío y como resultado, las cosas viajando en el vacío tendrán propiedades no convencionales" dijo él "Podría muy bien ser que los neutrinos viajen más rápido que la luz en ese medio. No es tan irrazonable que ese fuera el caso".

El profesor Dave Wark, lider del grupo del Reino Unido en el experimiento de neutrinos T2K en Japón, advirtió que los científicos "requerirían un standar muy alto de pruebas y confirmación de otros experimentos con neutrinos alrededor del mundo".

Susan Cartwright, maestra en astrofísica de partículas en la Universidad de Sheffield, dijo que había muchas fuentes de error potenciales en el experimento Opera. "El tipo de cosas de las que deberías preocuparte es si han llevado correctamente la cuenta del tiempo de demora de leer realmente las señales? Lo que sea que estés usando como una señal de tiempo, eso tiene que viajar por los cables hasta tu computadora y cuando estás hablando de nanosegundos, tienes que saber exactamente qué tan rápido viaja ello, y no es instantáneo".

Cartwright trabaja en el T2K, el cual envía neutrinos por una distancia de 295 km. "Podríamos ciertamente revisar esto, pero el MINOS (el experimento de neutrinos en el Fermilab de EU) están en una mejor posición porque están todavía haciendo reparaciones después del terremoto que golpeó japón"

El profesor Jenny Thomas de la Universidad College London, un corresponsal para el experimento MINOS de neutrinos, dijo que si el descubrimiento se probaba correcto, "volcaría todo lo que pensamos que entendíamos sobre la relatividad y la velocidad de la luz"

Ereditato dijo que el equipo Opera estaba pasando por una mezcla de sentimientos. "Hay emoción, adrenalina, porque sientes que has dado con algo ardiente. Otro sentimiento es el cansancio. Un tercer sentimiento es vamos a mirar otra vez y otra vez y pensar en otras revisiones que aún no hayamos hecho".


PREGUNTAS Y RESPUESTAS

¿Qué se ha descubierto?

Una partícula subatómica fundamental, el neutrino, parece ser capaz de viajar más rápido que la velocidad de la luz.

¿En qué escala de maravilla/sorpresa está este hallazgo?

Si los resultados de Gran Sasso están correctos, los científicos tendrán una razón para creer que la relatividad especial de Einstein está equivocada. Esto es conflictivo, ya que la teoría ha sido probada innumerables veces en experimientos y nunca se ha desprobado.

El viaje le tomaría a un rayo de luz alrededor de 2.4 milisegundos completarse, pero después de correr el experimento por tres años y cronometrar la llegada de 15 000 neutrinos, los científicos descubrieron que las partículas llegaban a Gran Sasso 60 billonésimas de segundo antes, con un margen de error de mas o menos 10 billonésimas de segundo.

Ya que la velocidad de la luz en el vacío es de 299 792 458 metros por segundo, los neutrinos aparentemente estaban viajando a 299 798 454 metros por segundo.

¿Qué son los neutrinos?

Los neutrinos son partículas eléctricamente neutras que tienen una diminuta (pero no cero) masa. Interactúan muy débilmente con la materia normal, haciéndolos casi imposibles de detectar. Decenas de billones de neutrinos pasan por tu dedo cada segundo. Se crean en determinados tipos de deterioro radiactivo, durante las colisiones entre los átomos y rayos cósmicos durante las reacciones nucleares tales como esas que ocurren en el corazón del Sol.

¿Hay alguna teoría que pudiera explicar el resultado?

Si el resultado se prueba correcto -y eso todavía es un gran lío- tienes que que ir hacia áreas relativamente no exploradas de la física teórica para empezar a explicarlo. Una idea es que los neutrinos sean capaces de accesar a alguna nueva, dimensión oculta del espacio, lo cual significa que pueden tomar atajos. Joe Lykken de Fermilab, dijo al New York Times: "La relatividad especial se sostiene en un espacio plano, así que si hay una 5a dimensión, es posible que en otras áreas de ella, la velocidad de la luz sea diferente"

Alan Kostelecky, un experto en la posibilidad de procesos más-rápidos-que-la-luz en la Universidad de Indiana, postuló una idea en 1985 prediciendo que los neutrinos podrían viajar más rápido que la velocidad de la luz interactuando con un campo desconocido que yace 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" le dijo the guardian "podría en realidad ser la velocidad de los neutrinos, y la luz va más lentamente".

¿Esto significa que el viaje en el tiempo es posible?

No retengas el aliento - no estaremos saltando al pasado en DeLoreans en un futuro cercano. 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 como cualquiera puede ver, hacer algo útil con ello está más allá del alcance de cualquier tecnología o material que tenemos hoy en día.

*****
Fascinante, habrá que seguir de cerca al resto de los científicos y los resultados de otros experimentos con neutrinos para ver si el Opera está en lo correcto.

Fuente Original en Inglés: http://www.guardian.co.uk/science/2011/sep/23/physicists-speed-light-violated