Neutrinos superluminicos y efecto Cerenkov.

Se encuentran dos amigos de la infancia, uno es filósofo y el otro físico. El filósofo le pregunta al físico: ¿Es verdad que existen partículas que pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz?. El físico responde inmediatamente: Por supuesto que sí.

Filósofo: Entonces Einstein estaba equivocado.

Físico: No, tenía razón. Y todos los experimentos demuestran que continúa teniendo razón.

Filósofo: No lo entiendo, tú mismo me has dicho que hay partículas que viajan más rápido que la luz y nada puede viajar más rápido que la luz según Einstein.

Físico: El error no está en mi respuesta, sino en tu pregunta.

Filósofo: Como?

Físico: Has obviado un pequeño detalle, la teoría de la relatividad de Einstein dice que nada puede viajar más rápido que la luz…en el vacío. En un medio material, como el aire por ejemplo, los rayos cósmicos viajan más rápido que la luz…en el aire. NO EN EL VACIO.

Este pequeño detalle es lo que han utilizado Andrew Cohen y Sheldon Glashow, en un artículo, para demostrar que el experimento entre el CERN y Gran Sasso no pudo generar neutrinos que viajasen a velocidades superiores a la de la luz…en el vacío.

Para demostrarlo han utilizado el comportamiento de los rayos cósmicos, procedentes del medio galáctico, cuando penetran en la atmósfera terrestre. Estos rayos producen lo que se denomina radiación Cerenkov. Al incidir los rayos en los átomos de la atmósfera producen otras partículas, que a su vez producen otras partículas, creándose tan gran cantidad que son detectables en la superficie terrestre.

Apliquemoslo a los neutrinos. Supongamos, para hacerlo más fácil, que tenemos dos neutrinos. El primero se mueve en el medio interestelar a la velocidad de la luz en el vacío. El segundo se encuentra en la atmósfera y se mueve a velocidad superior a la de la luz en el aire. ¿Qué diferencia hay entre los dos?.

 

El primer neutrino viaja a la máxima velocidad disponible, nada puede viajar más rápido. ¿Qué consecuencia conlleva la velocidad máxima?, Muy sencillo, no puede desintegrarse en otras partículas. Si lo hiciese, violaría el principio de la conservación de la energía y de la cantidad de movimiento. ¿Por qué? . Veámoslo por reducción al absurdo.

Esto significa, supongamos que podría desintegrarse, ¿qué pasaría con la energía y la cantidad de movimiento del neutrino?.

Para desintegrarse tiene que “escupir” otras partículas, unas hacia delante y otras hacia atrás. Pero no puede escupir hacia delante, recuerde que nada puede viajar más rápido que él, entonces nada puede salir hacia delante. ¿Y hacia atrás?. Pues tampoco, si lo hiciera seria como un cohete que se impulsa lanzando gases hacia atrás para impulsarse hacia delante. El neutrino si lanzase partículas hacia atrás él se vería impulsado hacia delante a más velocidad…pero recuerde…nada puede viajar más rápido, ya va a la máxima velocidad posible. Entonces no puede “escupir” hacia atrás tampoco.

En cambio el neutrino que se mueve en el medio material, viaja a más velocidad que la luz en este medio y puede tranquilamente lanzar partículas hacia delante y hacia atrás. El neutrino puede desintegrarse en otras partículas.  

Este proceso en el que partículas viajando más rápido que la luz en un medio material emiten otras partículas se conoce como efecto Cerenkov. Se produce constantemente en los reactores nucleares, es el típico brillo azul.

 

Pues bien, los neutrinos procedentes del CERN, que se supone viajaron un poco más rápido que la luz, no se desintegraron en otras partículas. ¿Por qué no se desintegraron? La respuesta es muy sencilla, no podían, viajaban a la máxima velocidad posible, la de la luz…en el vacío.

 

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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7 respuestas a Neutrinos superluminicos y efecto Cerenkov.

  1. plazaeme dijo:

    ¡Gracias, Carles!

    Motl da cuenta en su blog de otra posibilidad, en la que no cree, pero le intriga:

    Majorana-Tamburini-Laveder superluminal neutrinos.

    También tiene que ver con el no vacío. Pero yo entiendo que él habla de neutrinos más veloces que la luz en el vacío (1.000025 c)

  2. Carles Paul dijo:

    Hola,

    Entiendo que conjetura con particulas con masa imaginaria (im) entonces (im)^2 es -m^2 que con el menos de la ecuacion de la velocidad se convierte en mas (menos por menos…mas) y ya no tenemos el problema que la velocidad tiene que ser menor que la de la luz. Claro que entonces no puede ser menor, es el caso de los taquiones.

    Una particula podria tener una masa real (mo) i otra imaginaria (im) que actuando con la materia produciria el resultado de los neutrions,pero esto son solo conjeturas. Jamas se han detectado los taquiones y no dudo que el resultado de OPERA es un error de càlculo en algun proceso o un exceso de confianza en determinar el margen de error de este càlculo junto con el deseo de ver publicado el nombre en todos los medios de comunicación.

    Michelson y Morley repitieron su experimento muchisimas veces y Michelson nunca se creyò su resultado, siempre penso que era culpa de la precisión de los aparatos. Entoces la física no necesitaba cantidades billonarias para sus experimentos, como ahora.

    Un saludo.

  3. Pingback: El experimento de la velocidad de los neutrinos, probablemente resuelto … por Einstein. « PlazaMoyua.com

  4. plazaeme dijo:

    Vaya, te iba a poner el enlace a otra solución que he visto, pero veo que ha llegado antes el “pingback” … a velocidad de neutrino ;).

  5. Carles Paul dijo:

    Yo creo que se esta dando demasiada importancia a un error surgido en alguna medida o cálculo. Hay que tener en cuenta que la explicación de Cohen y Glashow sobre el efecto cerenkov simplemente indica que los neutrinos no pudieron viajar más rápido que la luz, no dicen como pudo surgir el error, pero el hecho evidente que no se observo una reducción en la energía de los neutrinos indica clarísimamente que no hubo velocidad superlumínica.

    Respecto a la existencia de una masa imaginaria esto solo explicaría como el neutrino podría viajar más rápido que la luz, pero si nos atenemos al efecto Cerenkov no observado, pues esta explicación se queda en nada.

    El efecto relativista de la velocidad de los satélites GPS, tengo entendido que ya se tiene en cuenta, pues es evidente. Recuerdo que un científico del programa GPS para los militares, ya decía que había que introducir los cambios debidos a la relatividad, pero los militares se rieron de él. Eso si, el científico hizo caso omiso y diseño un circuito con corrección relativista pero que podía conectarse o desconectarse. La primera prueba se hizo sin conectar la corrección, al cabo de pocos segundos la desviación ya era apreciable y se conecto el módulo de corrección relativista…los militares quedaron en evidencia.

    Puedes ver un estudio sobre la aplicación de la relatividad general en los GPS, no es nada trivial.

    http://www.ipgp.fr/~tarantola/Files/Professional/GPS/Ashby_2003.pdf

    Saludos.

  6. jaime dijo:

    La teoría de la relatividad especial parte de una HIPÓTESIS: “La velocidad de la luz es constante” y nada podría viajar más rápido que la luz. Todos los cálculos que se realizaron no daban cabida a que no fuera así. Durante más de cien años la hipótesis se ha ido impregnando en la conciencia de todos los físicos a tal punto que de hipótesis pasó a ser una premisa tan evidente por la abundancia de las demostraciones experimentales que la supra velocidad de los neutrinos a cogido al mundo científico por sorpresa y he ahí el problema, la relatividad está montada sobre una hipótesis que ahora resulta ser falsa. La primera rección es negarlo, luego tratar de explicarlo dentro del marco de la teoría sin llegar a violarla y finalmente cuando abunden las pruebas en contra habrá de deponerse la relatividad, hacer el duelo y darle paso a otra teoría del universo en la que le ceda espacio a partículas que puedan viajar a mayor velocidad que la luz.

  7. Carles Paul dijo:

    Hay que tener en cuenta que no es una hipótesis es un principio. Y se basa en el experimento de Michelson y Morley y en las ecuaciones del electromagnetismo.

    https://abcienciade.wordpress.com/2008/06/28/el-experimento-de-michelson-y-morley/

    Einstein lo que hizo es concebirlo como principio universal. Y está comprobado en todos los experimentos y observaciones. Cuando se aceleran electrones en los aceleradores de partículas, jamás superan la velocidad de la luz aunque se continúe suministrando energía.

    Las tremendas explosiones de supernovas no generan partículas moviéndose a velocidades superiores a las de la luz. Precisamente la luz de la explosión de la supernova SN1987A llegó a la Tierra al mismo tiempo que los neutrinos generados en la explosión.

    Existen otros experimentos parecidos a los de OPERA, en Estados Unidos y Japón y no se han observado estos resultados superluminicos.

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