Más rápido que la luz…imposible.

La noticia de que los neutrinos pueden viajar más rápido que la luz en el vacio ha generado un fuerte revuelo en los medios de comunicación. ¿Qué hay de cierto? ¿Einstein estaba equivocado?¿Que son los neutrinos?.

CERN – LNGS

 Los neutrinos son partículas elementales inventadas por Pauli en la década de los 30, en un intento desesperado de salvar el principio de conservación de la energía en los procesos de radiación beta. 20 años más tarde fueron descubiertos en los reactores nucleares.

 Existen tres tipos de neutrinos, el electrónico, el muón i el tau. Si la masa en reposo de los neutrinos es cero, entonces la transición entre los tres tipos de neutrinos se puede producir cuando el neutrino se propaga por el espacio, este proceso se denomina oscilación del neutrino.

 Precisamente el detector OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) es  un detector que busca la diferencia (oscilación) entre el neutrino tau y el neutrino muón en su viaje desde el CERN (Ginebra) a OPERA (Gran Sasso).

Los neutrinos muón se generan en el CERN (Ginebra) apuntando hacia el detector OPERA en el Laboratorio Nacional de Gran Sasso (LNGS) situado bajo los Apeninos, en Italia. La distancia es de 731,278 km y a la velocidad de la luz (299792,458 km/s) los neutrinos tardarían 2,43928 milisegundos en recorrer la distancia entre el CERN y LNGS. Pero esto no es tan sencillo.

 El experimento no consiste en disparar un neutrino en el CERN y recogerlo en el LNGS y medir su velocidad. El experimento consiste primero en acelerar protones con el Super Proton Synchroton (SPS) y conducirlos a un cámara de grafito donde al colisionar producen mesones (Piones y Kaones). Estos mesones decaen en neutrinos de energía 17 GeV, a lo largo de un túnel de vacío de 1000 m de largo. Estos haces de neutrinos se lanzan hacia el LNGS a través de la Tierra. Los neutrinos no tienen carga eléctrica y casi no tienen masa, por eso apenas interaccionan con la materia y atraviesan la Tierra tranquilamente. Por esto no es necesario un túnel entre el CERN y el LNGS.

Vista artística de la producción de neutrinos en el CERN

  La distancia total utilizada para medir la velocidad de los neutrinos es la distancia entre el punto de producción de neutrinos en el CERN y el origen del detector OPERA, son 731,278 km. La medida se realiza utilizando la tecnología de GPS y relojes atómicos para las medidas de tiempos.

 A continuación tienen un esquema de cómo se realizan las medidas de posiciones y tiempos. Fíjense en la gráfica inicial y final, esto es lo que se mide, la función de densidad de probabilidad en el tiempo de emisión en el CERN y en el tiempo de llegada en el LNGS.

 

Los resultados finales indican la diferencia entre el tiempo que tardaría la luz en recorrer esta distancia (TOFc) y el tiempo que han tardado los neutrinos (TOFn). La diferencia entre estos tiempos Δt es:

Δt = TOFc – TOFn = 1048,5 ns – 987,8 ns =60,7 ns

Se obtiene el resultado que los neutrinos llegan 60,7 nanosegundos antes que la luz. Esto significa que se mueven más rápido que la luz, 20 partes por millón más rápido, según los análisis de las medidas de este experimento. Hay que tener en cuenta que es lo que procede de una medida física directa y otra que es lo que procede de un cálculo matemático. ¿Es este un resultado físico o matemático?.

 Este experimento ya se realizo en 1987, pero entonces los neutrinos no procedían del CERN, ni de la Tierra, sino de una supernova situada en la Nube de Magallanes a 150.000 años luz.  La explosión de la supernova genera neutrinos y tanto los neutrinos de la supernova como la luz de su explosión llegaron a la Tierra al mismo tiempo. Hay que decir que la precisión de la medida era 100.000 veces superior a la realizada en este experimento entre el CERN i OPERA. La única diferencia es que los neutrinos del actual experimento son 1000 veces más energéticos que los registrados en la supernova de 1987 i esto no explica la diferencia entre las medidas.

 Si tenemos en cuenta que hay númerosos experimentos que demuestran que la velocidad de la luz es la máxima velocidad posible en nuestro universo. Este resultado es tan solo un pequeño detalle que hay que volver a comprobar, pues paciencia.

Acerca de Carles Paul

Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Barcelona, Master en Física y Matemática Aplicada por la Universidad Politécnica de Cataluña y Master en Historia de la Ciencia por la Universidad Autónoma de Barcelona. Técnico Experto Evaluador Europeo. Profesor titulado de física y matemáticas de la Politècnica de Mataró, des de 1991. Director Científico de Innovem.
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4 respuestas a Más rápido que la luz…imposible.

  1. Anónimo dijo:

    Hola Carles, soy Nacho.

    El geocentrismo estuvo vigente desde el IV aC hasta el XVI dC. El sistema era aceptado a ciegas y cualquier otra teoría diferente era rechazada. Bien lo sabe Galileo. Además se podía demostrar como cierto el sistema, aun cuando después de tanto tiempo sabemos que era erróneo.

    Mis conocimientos de Física no dan para analizar el tema con más profundidad. En parte, la culpa es suya ;-)

    Supongo que en el Big Bang existían partículas capaces de viajar más rápido que la velocidad de la luz, pero estas se desplazaban en el vacío más absoluto, con lo que el ejemplo sólo sirve para esta singularidad. Puede que sí sirva para partículas que viajan entre diferentes universos, ya que el espacio entre estos debe estar vacío.

    Ya para terminar una última reflexión. Tenemos un fotón y una partícula asociada a ese fotón, llamada X. Se puede “predecir” la posición del fotón en el tiempo, ya que el fotón estará justo en la superficie del cono de luz (obviando Heissenberg). Si X va más rápido que el fotón significa que sale del cono de luz y se pierde la linealidad. La partícula X puede aparecer en cualquier punto del espacio-tiempo. Es posible que por eso la descomposición del fotón en otras partículas no se aprecie, porque estas partículas al alcanzar una velocidad superior a la del fotón escapan del cono de luz y no es posible detectarlas.

    Si Einstein se equivocaba o estaba en lo cierto es debatible, pero no será la primera vez que la ciencia se tiene que tragar el derribo de un pilar fundamental. Sólo podía basar su hipótesis en cálculos, no en observaciones.

    Si la velocidad de la luz es un axioma irrefutable, no entiendo para que repiten el experimento si tan claro lo tienen.

    Un abrazo!!!!!

  2. Carles Paul dijo:

    Hola Nacho,

    Bueno, existía el sistema de Ptolomeo que funcionaba bien, un poco complicado pero funcionaba. Hoy tenemos la mecánica cuántica, un poco complicada pero funciona, la relatividad general, un poco complicada, pero funciona.
    Es decir, no podemos creer en los pensamientos de los siglos pasados con nuestro entendimiento actual. La verdad, es que los “científicos” de entonces creían en el modelo geocéntrico de Ptolomeo porque funcionaba, y bastante bien. Solo cada cien años (más o menos) había que reajustarlo. Por eso se inventaron los observatorios astronómicos, para ir modificando los datos. Eran imprescindibles para la navegación, agricultura y todo lo relacionado con la última tecnología de la época. El problema de Galileo es mucho más complicado, aplico el telescopio a los cielos y observo cosas “raras” , como el movimiento de satélites en torno de Júpiter. Ten en cuenta que no todos los que observaban por el telescopio veían los satélites de Júpiter, ya sabes que hay que educar la vista para observar con el telescopio, imagínate ese telescopio rudimentario.

    Pues no, ninguna partícula puede viajar más rápido que la luz, ni en el big bang. Otra cosa es que la expansión del universo en un breve instante fuera más rápida que la luz, pero es una expansión no un movimiento de partículas, no viola la relatividad.

    Si un fotón emite una partícula más rápida que la luz, el fotón perdería energía y observaríamos esta pérdida de energía y por tanto una variación en su frecuencia. Esto no se observa. Y nada que ver con el desplazamiento al rojo del universo debido a su expansión.

    No se repiten experimentos para observar la constancia de la velocidad de la luz, con el experimento de Michelson y Morley es suficiente. Se hizo y se sigue haciendo en todas las universidades de física como práctica de laboratorio. Hay otros experimentos que tienen la constancia de la velocidad de la luz como algo secundario. Lo que ocurre es que se hacen otros experimentos y cuando surge algo que no concuerda con la teoría, en lugar de volver a repetir el experimento se apresuran a publicarlo en la prensa. Y porquè?, pues porque no se entiende. Como puede ser que la velocidad de la luz sea una constante universal para cualquier sistema de referencia. Que curioso? La relatividad nos dice que la velocidad es relativa al sistema de referencia, excepto de velocidad de la luz, que es absoluta. Es como el éter del siglo XIX.

    El experimento de los neutrinos nada tenía que ver con la constancia de la velocidad de la luz, era para comprobar cómo los neutrinos tau y muon se transforman en su viaje. El resultado de la velocidad superior a la luz es algo que no median directamente. Y ya hay varios de los científicos que trabajan en el proyecto que no creen que se tuviera que hacer difusión de este resultado, pues alguna medida está sujeta a error.

    Pues si, culpa mia, cosa de los nuevos planes de estudio, que ahora son peores…y pensar que cuando empeze dando física llegaba a explicar los agujeros negros. Que tiempos aquellos.

    Un cariñoso saludo!

  3. Les invito a visitar esta página en la que presento el libro “Espacio y Tiempo: Teoría Física de Lugares” en el que se desengaña de la Transformación de Lorentz y, en consecuencia, de los errores relativistas.

    Con el deseo de que sea de su interés, reciba mis más cordiales saludos.

    Francisco J. Carbajal.

  4. Pingback: Freno a la velocidad ultralumínica de los neutrinos | abcienciade

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