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El neutrino desafía a Einstein

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El neutrino desafía a Einstein

Mensaje por Talisman el Sáb Sep 24, 2011 11:24 pm



El neutrino desafía a Einstein

A principios del siglo pasado, la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein sostuvo que nada en la naturaleza puede viajar más rápido que la luz. Los resultados del equipo de Dario Autiero son, por ahora, la mayor contradicción de ese límite de velocidad cósmico. La comunidad científica pide cautela hasta que se confirmen los resultados.

Con una presentación Power Point y un puntero láser, Dario Autiero, uno de los investigadores a cargo del laboratorio subterráneo del Gran Sasso, en Italia, cuestionó el límite de velocidad cósmica fijado por Albert Einstein hace más de un siglo.

A 1.400 metros bajo tierra, el equipo de Autiero ha jugado a las carreras con el neutrino, una partícula elemental 1.000 millones de veces más pequeña que un átomo de hidrógeno.

Los investigadores dispararon neutrinos desde Ginebra y observaron su llegada al Gran Sasso tras un sprint de 730 kilómetros bajo tierra. Los resultados mostraban obstinados lo imposible: más de 15.000 neutrinos habían batido a la luz por 60 milmillonésimas de segundo.

Tras 3 años de trabajo, el equipo no ha conseguido encontrar un error en sus mediciones.

Pero Autiero y su equipo fueron muy cautos: "No vamos a intentar deducir aún ninguna explicación teórica de los resultados", señaló el físico como despedida a su presentación ante investigadores del Laboratorio Europeo de Física de Partículas CERN, en Ginebra, que le envolvieron en un cerrado aplauso.

La dirección del CERN, formada por 20 países, advirtió que "es poco probable que los datos" obliguen a modificar "la teoría de Einstein".

"Si las mediciones se confirman pueden cambiar nuestra concepción de la física, pero necesitamos estar seguros de que no hay otras explicaciones más triviales", advirtió Sergio Bertolucci, director de Investigación del CERN.

Los resultados son "los más precisos obtenidos hasta ahora", según Autiero.

El experimento ha usado satélites GPS para medir el punto exacto de salida y llegada de los neutrinos. Se trata de partículas sin carga que atraviesan la materia a raudales sin perturbarla.

Para cazarlos, el experimento Opera usa un muro subterráneo compuesto por 150.000 ladrillos que contienen película fotográfica. El tiempo de desplazamiento también se mide con relojes atómicos de alta precisión.

Desde Ginebra, los investigadores generan neutrinos haciendo chocar protones contra placas de grafito.

Otro equipo los recibe tras su viaje bajo los Alpes, mide el tiempo transcurrido y lo compara con el que habría tardado un haz de luz en el vacío.

El margen de error es de 20 centímetros en una distancia total de 730 kilómetros, o lo que es igual, unos 10 nanosegundos (milmillonésimas de segundo).

Conscientes del alcance de los resultados, los expertos también han ajustado el dispositivo en función de la rotación de la Tierra.

Los mejores lugares para estos análisis son minas abandonadas o grandes cuevas como la de Opera, donde los millones de neutrinos que llegan desde el espacio quedan atenuados por la corteza terrestre. Operando en una cueva a 1.400 metros de profundidad bajo un macizo montañoso en los Apeninos, los expertos de Opera tienen "mil veces" menos interferencias que en la superficie, explicó Autiero.

Durante 3 años, sus neutrinos batieron a la luz por 60 nanosegundos sin que los investigadores del Opera hayan encontrado fallos. Su margen de error es de 6 sigmas, que en la jerga de la física de partículas supone una confianza estadística casi absoluta.

Neutrino

Partícula fantasma o camaleón, el neutrino, partícula elemental de la materia es mil millones más numerosa en el universo que cada uno de los componentes de los átomos, pero sigue siendo increíblemente difícil de detectar.

El neutrino, que intriga a los físicos desde los años '60, carece de carga eléctrica y eso le permite atravesar murallas.

Cada segundo, 66.000 millones de estas partículas atraviesan el equivalente de una uña humana. Y, sin embargo, un neutrino emitido por el Sol tiene una posibilidad de cien millones de detenerse en la Tierra...

Emitidos por las estrellas y la atmósfera, los neutrinos también pueden ser creados por la radioactividad llamada beta, como en las centrales nucleares.

Cuando un protón se transforma en neutrón (eléctricamente neutro) o un neutrón en protón, esta mutación se acompaña de la emisión de un electrón negativo o positivo y de un neutrino (o de un "antineutrino").

El comportamiento de estas partículas inaprensibles interesa mucho a los científicos porque permitiría explicar sobre todo por qué el mundo está constituido mayoritariamente de materia y no de antimateria, cuando las dos deberían estar presentas en proporciones equivalentes después del Big Bang.

La observación de las "oscilaciones" de neutrinos, que se metamorfosean a veces en otras formas (o "sabores"), es también un elemento capital para la física. Porque para oscilar, estas partículas deben tener una masa, pero el "modelo estándar" utilizado para explicar el comportamiento de las partículas fundamentales implica que estén desprovistas de masa...

La existencia de su masa, aunque sea ínfima, ha sido establecida con certeza en 1998, después de treinta años de investigaciones.

"La existencia de un modelo que pueda explicar por qué el neutrino es tan pequeño, sin desvanecerse, tendrá profundas implicaciones para la comprensión de nuestro universo -cómo era, cómo ha evolucionado y eventualmente cómo morirá", según Antonio Ereditato, físico del Instituto Nacional de Física Nuclear italiano.

Escépticos

A pesar de su contundencia, los resultados han sido recibidos con cautela y escepticismo.

Rolf Heuer, director general del CERN, dijo que este descubrimiento sería "revolucionario", pero que antes de analizarlo y buscar su explicación, debe ser reproducido por otro experimento similar, que debe confirmar ese récord de 60 nanosegundos.

En 2007, el experimento Minos, en USA, detectó neutrinos más rápidos que la luz, pero con una precisión mucho menor que Opera. Sucedió en una vieja mina de sal de Minnesotta, a más de 700 metros bajo tierra, donde llegaban los neutrinos producidos en los aceleradores de partículas de Fermilab, a 735 kilómetros de allí.

"El resultado de Minos fue un factor 10 menos preciso que el de Opera, pero ambos iban en la misma dirección", señala a este diario Stefan Söldner-Rembold, investigador de Fermilab. A pesar de ello, el físico duda de los resultados. "La probabilidad de que el efecto sea por causas triviales es mucho más alta de que estemos ante un fenómeno físico nuevo", advierte.

"Seguramente haya algún efecto experimental que no se ha calibrado en ambos resultados", reconoce Jenny Thomas, experta en física de partículas del University College de Londres y portavoz del experimento Minos.

Thomas menciona que ambos laboratorios están en contra de lo que, hasta la fecha, ha sido la medición de neutrinos más precisa. Se hizo gracias a la estrella 1987A, cuyo estallido descubierto en 1987 ayudó a medir si los neutrinos producidos por la misma llegaban antes que la luz asociada al reventón tras recorrer 168.000 años luz.

Así fue, aunque la diferencia entre ambos se midió en "apenas días", explica Juan García-Bellido, físico teórico del CERN. "Si la diferencia entre neutrinos y luz hubiera sido de 60 nanosegundos el desequilibrio habría estado en el orden de años", comenta.

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García-Bellido advierte de que la presentación puede ser una maniobra desesperada y la compara con la polémica de la fusión fría.

"Opera no está dando los resultados que se esperaba y había gente en CERN que desaconsejó los métodos de seguimiento que usa", señala.

"Con la asfixia a la que el Gobierno de Silvio Berlusconi está sometiendo a los científicos, a estos a veces sólo les queda el éxodo o llamar la atención", añade.

"Cómo físico, mi primera reacción es de escepticismo", reconoce Juan Hernández, experto en neutrinos del Instituto de Física Corpuscular de Valencia. "Durante las próximas semanas veremos seguro decenas de artículos explicando el resultado", advierte.

"No va a ser muy difícil dar una explicación, pero sí que esta sea compatible con todo lo que sabemos que la relatividad explica con una precisión y profundidad sorprendentes", añade. Thomas señala que ahora sólo queda esperar para ver si los experimentos de Minos coinciden con Opera.

Mucho antes de las observaciones de Minos y Opera, los teóricos ya habían acuñado un término para partículas teóricas más rápidas que la luz. Son los taquiones, que, por ahora, siguen en el reino de lo posible imaginario.

"Estoy convencido de que los neutrinos no son partículas taquiónicas", confiesa García-Bellido, quien no acepta dudas sobre la vigencia de la teoría de la relatividad de Einstein.

"Ha sido demostrada con una fiabilidad de diez elevado a 21 [equivalente a una posibilidad de fallo entre 1.000 trillones ]", afirma.

Si viaja más rápido que la luz, el neutrino puede ir al pasado, ya que alcanza la meta antes de haber salido a ojos del observador.

Según Söldner-Rembold: "Los neutrinos podrían propagarse en un espacio-tiempo curvo, mientras la luz lo haría en otro ordinario", explica. "Los neutrinos, al contrario que la luz, pueden tomar un atajo a través del espacio y por eso parecen más rápidos", añade.

Esta solución no obliga a tirar la teoría de la relatividad a la basura, sino a añadirle una nueva dimensión.
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