La noticia de los neutrinos superlumínicos de OPERA en Nature y en Science

Adrian Cho nos cuenta que la mayoría de los físicos ha mirado con incredulidad el resultado obtenido por los físicos de la colaboración OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus). Las apuestas apuntan a un “error sistemático” no identificado aún. Pero no todos opinan lo mismo, algunos ven en dicho resultado una oportunidad única para proponer nuevas extensiones del modelo estándar. V. Alan Kostelecky, físico teórico de la Universidad de Indiana, Bloomington, EE.UU., inventó hace 15 años el Modelo Estándar Extendido (SME) que viola la teoría de la relatividad introduciendo un “campo de fondo” que actúa de “sistema de referencia preferido.” Si dicho campo de fondo solo actúa sobre los neutrinos, Kostelecky afirma que su teoría explica el resultado observado por OPERA. Su teoría no permite el envío de información hacia al pasado, evitando los problemas de causalidad que implica la existencia de neutrinos superlumínicos. Según Cho, el resultado de OPERA podrá repetido en menos de un año en MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), en la mina de Soudan (Minnesota), que recibe neutrinos del Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), en Batavia, Illinois (yo creo que Cho peca aquí de optimista). También podrá ser repetido por el experimento japonés T2K (Tokai to Super-Kamiokande), en el que se estudian neutrinos producidos por el JPARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) en Tokai, dirigidos hacia los detectores localizados ne la mina de Kamioka. Nos lo ha contado en Adrian Cho, “Special Relativity: From Geneva to Italy Faster Than a Speeding Photon?,” News & Analysis, Science 333: 1809, 30 September 2011.

El rumor surgió en un blog el 15 de septiembre, el artículo fue liberado el 22 y la rueda de prensa en el CERN fue el 23, aunque el resultado se descubrió en marzo de 2011. “Han pasado los últimos 6 meses tratando de buscar un error en su análisis, pero no lo han encontrado, por lo que han liberado sus resultados para recabar la ayuda de toda la comunidad,” afirma Dario Autiero, del Instituto de Física Nuclear en Lion (IPNL), Francia, coordinador de OPERA. Algunos físicos senior de la colaboración, como Caren Hagner de DESY, han preferido no firmar el artículo de OPERA; según Hagner era necesario haber seguido chequeando el resultado durante más tiempo antes de hacerlo público. OPERA está en boca de todo el mundo, ya el anuncio sobre los neutrinos superlumínicos ha generado una expectación mediática sin precedentes. Sin embargo, “la mayoría de los físicos sospechan que hay errores sistemáticos sutiles, aún por descubrir, pues el experimento es muy complicado,” como recuerda Rob Plunkett del experimento MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) en el Fermilab, cerca de Chicago. La mayoría de las dudas apuntan a dos elementos, la sincronización mediante GPS y las diferencias entre la forma de la señal en el CERN (el tren de protones) y en Gran Sasso (el tren de neutrinos). Nos lo ha contado Eugenie Samuel Reich, “Speedy neutrinos challenge physicists. Experiment under scrutiny as teams prepare to test claim that particles can beat light speed,” News, Nature 477: 520, 29 September 2011.

En mi opinión personal, la fuente del error puede estar en el ajuste del frente de los trenes de protones y de neutrinos. En óptica no lineal, cuando se observa la propagación superlumínica de señales siempre es debido a este problema, definir correctamente cuando ha llegado el tren de fotones (paquete de ondas) debido a que su forma no coincide con el tren emitido y utilizar el mismo criterio en ambos no está justificado. Para los aficionados al deporte quizás ayude saber que este problema es el mismo que el de la foto finish. Se supone que el instante de llegada del corredor es cuando su pecho supera la línea de meta, pero que pasa si el atleta torsiona su cintura al llegar y lo que se observa en la foto finish es la llegada del hombro; o si estira el brazo y lo que llega primero a meta es la parte del pecho cercana al cuello; o que si pasa si hay atletas más altos y más bajos; cuándo llegó el centro del pecho a cruzar la línea es un problema que requiere el criterio de los jueces de la competición y este criterio puede variar de un juez a otro. La forma del frente del tren de protones (donde se inicia la cuenta de tiempos en el CERN) se utiliza como referencia (línea roja) y se ajusta a la forma del frente del tren de neutrinos (donde finaliza la cuenta de tiempos en Gran Sasso). Obviamente, los científicos de OPERA han considerado esta posibilidad en detalle, pero en este tipo de experimentos la duda siempre surge. Abajo os muestro la figura original de los frentes y la misma figura con la línea roja en blanco, ¿por dónde dirías que debería pasar la línea roja? Por cierto, la incertidumbre horizontal de los puntos de unos 50 ns y se ha medido una diferencia de tiempos de solo 60 ns. No quiero decir nada más. Entre los que opinan como yo recomiendo leer a Jon Butterworth, “Those faster-than-light neutrinos. Four things to think about,” Life and Physics, 24 sep. 2011.

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17 pensamientos en “La noticia de los neutrinos superlumínicos de OPERA en Nature y en Science

  1. Sobre lo de la ‘foto finish’, mira en la figura 11, ahí hay pecho, hombro, cintura y cuello.

    Lo del sistema de referencia privilegiado en realidad tampoco es tan raro, tenemos el sistema de referencia comovil con la radiacion de fondo en donde podemos asignar velocidades ‘absolutas’ a una nave espacial, a un planeta, o a una galaxia, midiendo la CBO en distintas direcciones. Ese sistema de referencia parece de lo mas fundamental y cosmológico.

    Y todo esto de los neutrinos hiperluminicos, de confirmarse, ¿Porque iba a comprometer la relatividad? No se sabe la masa en reposo de los neutrinos, aunque se supone que tienen alguna. Por tanto si fuese en unidades imaginarias (sea eso lo que sea) no habría problema ¿no?

    Y lo de los viajes al pasado será desde el punto de vista de los neutrinos, no se van a detectar primero en Gran Sasso y despues verse salir del CERN (algunas informaciones periodisticas parecerían indicar eso:)
    Tambien desde el punto de vista de los fotones el tiempo no transcurre, pues bueno, nosotros si lo notamos , pues aqui paz y despues gloria.

  2. Hola Francis,
    como estudiante de Kostelecky, agradezco tu artículo en este tema. Indirectamente se agrace a Adrian Cho quien nos entrevistó la semana pasada para exponer sobre este tema.

    Quisiera también enfatizar que Kostelecky y todo su grupo nos mantenemos muy escépticos ante el resultado de OPERA. Como toda la comunidad científica, esperaremos a que este resultado sea respaldado por otro experimento antes de tomarlo como una observación definitiva de violaciones de la relatividad. MINOS dice que les tomará al menos 6 meses y T2K está discutiendo en estos días en su meeting en Japón qué será necesario para “cronometrar sus neutrinos”.

    En cualquier caso, el Standard-Model Extension (SME) es un marco teórico general que extiende el modelo estándard y la relatividad general para incluir todos los posibles términos que pueden agregarse a una teoria autoconsistente y realista que involucran posibles violaciones a la relatividad. Esto no es un modelo creado sólo para describir neutrinos, el SME predice comportamientos no convencionales para todas las partícuas del modelo estándar. La posición del grupo de Kostelecky es: si este resultado es confirmado, entonces el SME constituye el marco teórico general para describrir la fenomenología de este resultado que violaría los principios de la relatividad.

    El SME es tan general y robusto que cualquier otra teoría que involucra violaciones de la relatividad estará automáticamente contenida como un subset del SME. Por este motivo también es que laboratorios de todo el mundo han buscado efectos predichos por el SME durante los últimos 14 años.

    En mi artículo cuento un poco de la historia del SME así como nuestro escepticismo y cautela antes el resultado de OPERA, por lo que te invito a darle un vistazo: http://conexioncausal.wordpress.com/2011/09/24/opera/
    Para una lectura un poco más técnica te invito a mirar el review de Lorentz violation in neutrinos que presenté en una conferencia recientemente: http://inspirebeta.net/record/928062

    Saludos cordiales y gracias otra vez por la difusión del trabajo realizado acá en Indiana University,
    Jorge S Diaz

    • Gracias, Jorge, muy buen artículo en Conexión Casual. Profundizaré en el SME, que solo conocía de refilón.

      Me ha encantado el final de tu artículo: “el neutrino, un verdadero fantasma de la OPERA.” Hace años, en el 2000, impartí una conferencia divulgativa sobre la oscilación de neutrinos observada en Superkamiokande en 1998. Muchos amigos y conocidos me llaman desde entonces “Francis el neutrino;” la próxima vez que les vea les diré que también pueden llamarme “Francis el fantasma de la OPERA.”

      • ser denominado “el fantasma de la OPERA” me suena genial.
        La conexión entre OPERA y los neutrinos con su “naturaleza fantasmal” como le gusta decir a los medios, me vino en una conferencia hace unos años, así que hace timepo que esperaba escribir al respecto y usar la frase. Curiosamente el año pasado escribí sobre el primer evento de un neutrino tau en OPERA y me olvidé, así que esta vez era inevitable. Sin embargo hace unos días noté que no soy el primero en hacer la conexión, aunque pensándolo bien no requiere mucha creatividad.

        Me alegro que te intereses en el SME, yo llevo sólo 4 años trabajando en el tema pero cualquier cosa me cuentas.
        Saludos!

  3. “Hace unos veinte años se verificó experimentalmente que los neutrinos muónicos
    parecen obedecer la relación (2c), descripta más atrás. Recientemente, se constató
    experimentalmente el mismo fenómeno para los neutrinos electrónicas. Estos hechos indicarían
    que los neutrinos poseen velocidades un poco superiores a la de la luz en el vacio.”

    http://www.cienciahoy.org.ar/hoy30/taquion.htm

  4. Buenas,

    Se ha publicado un argumento físico. Si los neutrinos son superlumínicos tienen que sufrir perdidas de energías ya que pueden experimentar unos procesos permitidos desde el punto de vista cinético análogos a la radiación emitida por el efecto Cherenkov. Nada de esto ha sido observado en laboratorio del Gran Sasso. Por ello los autores refutan la interpretación superlumínica del resultado experimental.

  5. Evidencias documentales de que los neutrinos son superlumínicos las he encontrado publicadas en un paper de la hoja parroquial de la iglesia de mi barrio en la que el cura hace de referee. Estos neutrinos de masa imaginaria son claramente enviados por el diablo para hacer que pequemos antes de que incluso pensemos pecar. Yo podría navegar por una web porno mañana con el navegador Opera, pero los neutrinos hiperluminícos ya lo saben y me muestran las tías desnudas ahora.
    El diseño de la última página del journal TBO muestra claramente, sin lugar a ninguna duda y con 200 sismos de significación, que el diseño imaginario de un detector de neutrinos talónicos provoca que las supermodelos hagan volar la imaginación de los frustrados sexuales (que se pasan la vida comentando en blogs) a mayor velocidad que la luz, sobre todo si los taquiones son de aguja y muestran largas piernas. Pecado de lujuria obviamente.
    Esto es obviamente verdad y es incontestable, pero los científicos tratan de ocultarlo, junto a los chemtrails y que no llegamos a la Luna porque los marcianos de Roswell nos lo impidieron.
    Obviamente la Relatividad es incorrecta porque Einstein era judío y los judíos mataron a Cristo, así que mintió. El éter existe. A mí me anestesiaron con él y desde entonces veo la luz.

    • Pués yo no veo mucha diferencia con los que dicen “No hay más Dios que la Relatividad, y Einstein es su profeta.” Pero bueno esto terminará como lo de los quarks. Que el tío que defendía que existían de verdad fué insultado (charlatán) y marginado por la ciencia oficial (tíos del CERN) , y el tío que hacía como que no existían, y que pedía experimentos en aceleradores con más energía “para demostrar que no existen”, acabó bautizándolos. Un tal Murray Gell-Mann. Estos hacen como que hay un error en las mediciones. Pero están más seguros de los resultados que de que dos y dos son cuatro. Sólo es cuestión de que esperar años.

  6. Había puesto un ironic on y off entre signos de mayor y menor, pero el sistema los ha eliminado por obvias razones. Lo digo por si alguien piensa que el comentario anterior va en serio, pues no es muy distinguible de otros.

  7. Creo que los taquiones no son aplicables a este caso desde el momento en que el neutrino se crea como consecuencia del decaimiento de una partícula; en cambio un taquión siempre se mueve por encima de la velocidad de la luz. Si desde el momento de su creación su velocidad ya es superlumínica resulta difícil creer que se pueda asignar un tiempo local (tiempo propio) al proceso de desintegración. Debería asignarse un tiempo no local debido a la falta de continuidad que supone la velocidad superlumínica.

  8. Yo opino que hay un error en la sicronizacion de los relojes, ya que este es un concepto relativo y ademas la tierra es un sistema no inercial.
    atte: David Barcene – estudiante de Lic en Física de la Universidad de Panamá

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