El experimento OPERA y los pulsos cortos de neutrinos superlumínicos

La figura no deja lugar a dudas. Los 20 neutrinos generados en el CERN que han sido detectados en Gran Sasso por el experimento OPERA han llegado antes de tiempo, una media de 62,10 ± 3,7 ns antes de tiempo (la desviación estándar del error es de 16,38 ns). OPERA ha confirmado que los neutrinos viajan más rápido que la luz (el resultado publicado en septiembre indicaba una media de 57,8 ± 7,8 ns). El experimento se ha repetido entre el 22 de octubre y el 6 de noviembre utilizando pulsos de protones  muy cortos de solo unos pocos nanosegundos. Con pulsos tan cortos los neutrinos se detectan uno a uno en Gran Sasso, con lo que OPERA afirma haber determinado la velocidad de cada uno de los neutrinos por separado. Para los interesados en los detalles, en lugar de enviar pulsos largos (o trenes) de protones de 10 500 ns contra un blanco de grafito (carbono) se han enviado 35 paquetes de 4 pulsos cortos de unos 3 ns separados entre sí por 524 ns (parece poco, pero cada paquete tiene un total de unos 1,1 billones de protones). De los 140 pulsos cortos que se han enviado durante 16 días se han detectado solo 20 neutrinos (en realidad han sido 35, pero 15 de ellos se han descartado por diferentes razones). La figura de abajo muestra los trenes de 4 pulsos cortos y la forma de cada uno de estos pulsos de protones. El nuevo análisis se ha añadido como nueva sección (número 9, páginas 26-25) al artículo de OPERA que ya apareció como borrador (nuevo artículo en ArXiv; antiguo artículo en ArXiv).  

Por curiosidad (utilizando Excel) he comparado los autores del nuevo artículo en ArXiv con los del antiguo artículo en ArXiv; se apuntan 9 nuevos firmantes: A. Anokhina, R. Brugnera, B. Carlus, D. Golubkov, C. Hagner, E. Kiritsis, F. Nitti, F. Riguzzi, y L. Stanco (destaca la alemana C. Hagner); pero abandonan 3 firmantes: D. Naumov, A. Schembri, y P. Strolin (por cierto, en el artículo antiguo aparece dos veces F. Cavanna; si son dos autores diferentes, uno de ellos ha abandonado). Yo había leído que eran 15 los «nuevos» autores, pero las cuentas no salen (o no me salen).

¿Qué opino del nuevo artículo? Obviamente solo puedo opinar que la nueva medida de la velocidad de los neutrinos parece indicar que hay un posible error en la sincronización y/o en la medida de los tiempos.

Por cierto, se espera para el 24 de noviembre un artículo de L. Bruno, I. Efthymiopoulos, «CNGS target – explained,» OPERA public note 138 (2011). Además, los interesados en posibles efectos relativistas en la medida de OPERA conviene que salgan de dudas leyendo a Elias Kiritsis, Fransesco Nitti, «Special and General Relativity corrections to the OPERA neutrino velocity measurement,» OPERA public note 136 (2011). Los que quieran conocer detalles de la medida de la distancia entre el punto de salida de los protones y el punto de llegada de los neutrinos (730 534,61 ± 0,20 metros) pueden consultar Gabriele Colosimo et al., «Determination of the CNGS global geodesy,» OPERA public note 132 (2011).

Recomiendo la lectura de la noticia «“Hemos eliminado la principal crítica”, dicen los científicos de OPERA,» CPAN News, 22 nov. 2011. «Pasquale Migliozzi, portavoz adjunto de OPERA, ofreció una conferencia en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, donde explicó los nuevos resultados hechos públicos el 18 de noviembre. Los científicos de OPERA han dispuesto de haces de partículas más cortos y más espaciados en el tiempo (paquetes de partículas de 3 nanosegundos de duración separados por más de 500 nanosegundos) que en las mediciones anteriores, lo que según el físico italiano, ha permitido al experimento ganar en precisión. Según Migliozzi, tras los nuevos resultados obtenidos por OPERA, “hemos eliminado la principal crítica” que se le ha hecho al experimento. Sin embargo, hay otras fuentes de error que la colaboración quiere mejorar en el próximo año. Una de ellas es usar un sistema de sincronización del sistema independiente al GPS, aunque “pensamos que el error no está en el GPS.” Otra de las modificaciones importantes que quiere hacer OPERA es mejorar el conocimiento de la distribución de los protones que producen los neutrinos en el CERN. Esto se pretende hacer mediante un detector cercano que mida de la distribución de muones, otro tipo de partícula que se produce a la vez que los neutrinos.

Richard Gran, investigador de la Universidad de Minnesota-Duluth en MINOS, explicó en una conferencia impartida la semana pasada en el IFIC que “MINOS obtuvo un resultado similar a OPERA en 2007.” Sus resultados eran mayores (detectaban neutrinos 126 nanosegundos antes de lo debido por los 60 nanosegundos reportados por OPERA), pero también sus porcentajes de error, por lo que los científicos de MINOS no se centraron en este efecto. Ahora trabajan para reducir algunas fuentes de error sistemático en el experimento, con lo que el plazo “de seis meses a un año” esperan tener nuevos resultados sobre la velocidad de vuelo de los neutrinos. Ahora tienen cuatro veces más datos que en 2007 y los científicos de MINOS esperan poder mejorar cuestiones relativas a la electrónica del experimento, lo que, unido a la utilización de un detector cercano que funcione más rápido, aumentará la precisión hasta alcanzar “prácticamente la misma resolución que OPERA”. Así, para mediados del próximo año podrían coincidir nuevas medidas de OPERA, MINOS y T2K que ayuden a aclarar más si realmente los neutrinos son más rápidos que la luz o Einstein sigue en lo cierto y nada puede viajar más rápido.»

Por cierto, ¿tienen los físicos «miedo» a aceptar un resultado como el de OPERA? Nos lo cuenta John Rennie, «Foot-dragging on faster-than-light particles?,» SmartPlanet, November 22, 2011.

28 comentarios en “El experimento OPERA y los pulsos cortos de neutrinos superlumínicos

    • Hola Francis,
      creo que Leo se refirere a las fanfarrias dadas al paper de ICARUS, al cual los medios catalogaron como que «refutaba a OPERA» (lo cual no es cierto, como nos contaste en su momento) que inundó internet el día de ayer a pesar de tener más de un mes de «antigüedad».
      Me he dedicado a preguntar en Twitter qué realmente está mal con los medios porque el día de ayer todos los sitios de noticias hablaban del resultado de ICARUS (que no refuta a OPERA) como si fuese algo nuevo cuando en realidad es una noticia que tiene más de un mes. Si llegas a saber por qué ocurrió esto me encantaría saberlo. Escribí sobre esto en la extensión de mi post sobre el nuevo resultado de OPERA (http://conexioncausal.wordpress.com/2011/11/17/opera_nov2011/). Al parecer los medios están desesperados por noticias y están llegando a difundir anuncios viejos como si fuesen nuevos.

      • Stanley, muy interesante y muy recomendable el apéndice de tu entrada.

        ¿Por qué resurgió la noticia? Un periodista de la agencia de noticias Reuters (Robert Evans) se enteró de que ICARUS había hecho cambios el viernes a su artículo (revisión v2) y que lo había enviado el viernes 18 de noviembre a ArXiv. El tal Evans no debe ser especialista en estos asuntos, ya que afirmó el 21 de noviembre que el artículo de ICARUS en ArXiv saldría el sábado 20 de noviembre, cuando TODO el mundo SABE que los nuevos articulos NUNCA salen en ArXiv los sábados, o salen el lunes o ya salieron el viernes. Yo se lo comenté a varios amigos periodistas que me preguntaron al respecto, pero muchos medios (y vía Twitter) han construido una bomba a partir de la noticia «obsoleta» del tal Evans (que estará muy contento).

        No puedo asegurar al 100% todo lo anterior, pero así es como yo me imagino que han ocurrido las cosas. Ya se sabe que si la agencia Reuters afirma que ayer ocurrió algo todo el mundo se lo cree a pies juntillas, ¡quién va a dudar de la agencia Reuters!

        Tanto Nature News (y Scientific American) como New Scientist y otros que ya contaron la noticia de ICARUS en octubre han escrito entradas criticando el «resurgir de la noticia» (aunque nadie ha querido echarle la culpa a Reuters, quizás porque son muy poderosos).

  1. deja de sonar papi que no es gran cosa los neutrinos no generan lo que crees son lo que son neutros

  2. Cordial saludo

    Nuevamente repito, no hay error en el opera y los neutrinos no son más rápidos que la luz… tienen la misma velocidad y su velocidad cambia con la contracción o dilatación del espacio, mientras más profundo mayor contracción del espacio, entonces mayor velocidad. Esto es lo mismo que hace desviar un fotón que viene de una estrella lejana, cuando pasa cerca del Sol.

    Att.

    J. David

  3. Esta es una pregunta bestia… porque no soy un físico experimental y soy estudiante en el cbc (Especie de curso de ingreso para la Universidad de Buenos Aires, Argentina) de física: ¿La medida de la velocidad del metro en el vacío de cuanta precisión es? Digo, la velocidad de la luz es por definición cierto numero de metros en un segundo (ahora no me acuerdo el número, lo podría buscar en internet pero es trivial). Si la diferencia entre la medida experimental y la medida real fuera minimamente del orden de 8,22E-5 «metro posta, metro real»/»metro estandard de hoy en día»)

  4. Esta es la otra noticia que vi yo ayer, del 21 de noviembre. Pero no sé si dice lo mismo que la anterior. Hasta que nadie explique el resultado…

    • Oscar, más arriba, contestando a Stanley, explico cómo creo yo que ocurrieron los hechos (en resumen, un error de Reuters).

  5. Hola, Francis. Hay una corrección de la Relatividad General que no está considerada en el trabajo que citas arriba, y que es poco conocida para quien no estudia un poco más en profundidad la Física de los GPS. Me extraña que no se hable de ella. Yo no digo que lo explique, pero su corrección podría explicar el resultado de forma sencilla y se podría comprobar fácilmente. Yo no soy un experimental puro, sino un híbrido teórico-experimental raro ( no me gusta tanto el tocar los aparatos, jeje). Yo se lo enseñé a mi Master Thesis advisor y si bien yo no le convencí, él no me dió un argumento en contra de la explicación de mi manuscrito. Incluso R.Penrose piensa que la anomalía debe poder explicarse por física conocida. Ah, éso sí…Si persiste, y explicaciones como los tiempos múltiples o la anisotropía local del espacio-tiempo son las candidatas, en mi opinión, a explicar el resultado de forma simple y mínima.

      • La corrección de la excentricidad del satélite GPS. Esa corrección no la mencionan en ningún lado. Hay un documento online que analiza las correcciones más importantes de GR a los GPS, aquí, por ejemplo:

        http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2003-1/

        El efecto tiene en cuenta que la órbita del satélite no es exactamente circular. En dicho paper, se hacen las cuentas para excentricidad 0.01, si se multiplica por 3 salen unos 69 ns. No digo que sea la explicación, pero sí pienso, como le dije a mi Thesis supervisor, de que se podría mirar con los datos actuales si esa corrección está tenida en cuenta ( tengo mis dudas al respecto).

        Si dicha corrección se demuestras incapaz de explicar los resultados, y no hay algún otro error que ahora nadie haya pensado, eso significaría que el espacio-tiempo no es minkovskiano. Y las únicas alternativas para explicar un resultado tipo OPERA, BSM, que no tengan problemas con el efecto Glashow son las generalizaciones de la geometría de la relatividad especial y general, a un tipo de geometría diferente, bien pseudo-finsleriana (altamente no lineal en sus relaciones de dispersión, con lo que las cotas actuales no serían problema) o bien extensiones que involucren tiempos múltiples, o quizás una mezcla de ambas. No obstante, estas soluciones son altamente especulativas en este momento, necesitamos más datos y yo quiero ver si habría una forma de sincronizar relojes que no usara el GPS…Sobre todo para comprobar hipótesis mínimas sin necesidad de Nueva Física radical.

        Saludos.

      • Pero que aspecto o consecuencia de la excentricidad: ¿en su variación de velocidad, o en su variación de altitud?. O tal vez en ambas.

        Y, ¿por qué multiplicar la corrección por tres?.

        Por otro lado, ¿ya tienes en cuenta que las órbitas excéntricas no dejan de ser estados en caída libre?.

        Lo que propones en el caso de asumir como correctos los resultados de OPERA me parece especulativo, atrevido e interesante.
        Pero yo ni siquiera intento ponerme en esa situación por ahora. Sigo pensando que este tipo de mediciones no están aún en ese nivel se exigencias para la RG.

        Y sin embargo, la propia teoría puede poner en jaque a la geometría del espaciotiempo de Minkowski. Tan limpia, simple y matemáticamente elegante.

      • Lo que quiero decir, y puedes ver si lees ese paper de Liv.Rev.in Relativity o en cualquier otro documento que analice TODAS las posibles correcciones de RG a un sistema GPS es que un satélite en órbita no tiene exactamente una órbita circular, sino sólo aproximadamente circular. Eso es conocido en Aeronáutica y en Física ( de hecho aproximamos las órbitas por círculos, en vez de elipses, por simplicidad nada más y por obtener soluciones sencillas). Lo que propongo es que se cojan los datos de OPERA, se revise la posición del satélite en función del tiempo, y se analice si es los 69 ns ( multiplico la excentricidad por tres simplemente porque asumir excentricidad 0.01 me parece idealista y con 0.03 se obtiene un retraso del orden del obtenido en OPERA). No sé si se ha hecho, ni sé si saben de la corrección de excentricidad al experimento, y tampoco digo que mi propuesta sea la explicación. Simplemente digo que nadie ha revisado eso ( que yo sepa). He visto papers sobre el Shapiro delay y otras correcciones irrelevantes. La corrección de excentricidad puede falsarse rápidamente, supiendo que en el array de datos se tienen los datos de posición y velocidad del satélite en cada momento.

  6. Una cuestión, ¿algún lector de este foro sabe si MINOS usó y usará un sistema GPS también para la sincronización de tiempos? Tal vez, se debería intentar hacer la medida sin ese sistema, aunque no sé si en tal caso podría ser tan precisa.
    A veces, somos algo «esclavos» de las nuevas tecnologías.

    • Juan, MINOS en 2007 también utilizó GPS, aunque con una técnica de sincronización de relojes diferente a la de OPERA. Y la usará en un futuro.

      La alternativa es usar una fibra óptica u otro enlace físico, pero el coste es muy alto.

      En OPERA están sopesando la posibilidad de sincronizar «a mano» los dos relojes atómicos, llevando uno desde el CERN hasta Gran Sasso. Se puede hacer pero requiere financiación específica que hay que recabar de algún lado. Varias fuentes indican que la están buscando.

      • Esto me llamo ayer ya la atención.

        «La alternativa es usar una fibra óptica u otro enlace físico, pero el coste es muy alto.

        Se puede hacer pero requiere financiación específica que hay que recabar de algún lado. Varias fuentes indican que la están buscando.»

        ¿Como diablos puede pasar algo asi en el CERN?.

        Vamos a ver :

        «El escándalo social y político que desató la publicación por EL MUNDO.es de la indemnización de lujo (554.000 euros) obtenida por el ex alcalde socialista de León, consejero de Caja España-Duero y empleado de menor cualificación de la entidad, Francisco Fernández, no ha conturbado a la dirección financiera y finalmente quedó sepultado en el consejo celebrado este jueves, el último de Caja España-Duero como tal.»

        http://www.elmundo.es/elmundo/2011/11/25/castillayleon/1322206796.html?a=30d96cfccf2fbce5d0998709242ecae8&t=1322214417&numero=

        Durante años he debido pelear como gato panza arriba cada vez que llega el mes de plantear el presupuesto de investigación de mi humilde laboratorio (Tanto para un nuevo emulador, tanto para analizadores de espectro, tanto para microscopio de FPGA, tanto para SW simbólico, etc, etc).

        Y los investigadores no somos especialmente buenos diplomáticos, creo que sabéis a lo que me refiero.

        Pero bueno, una cosa es mi triste laboratorio, y otra, pensaba yo, el CERN.

        Creo que empiezo a poder imaginarme a mis colegas del CERN, a mediamañana, tomando un cafe, mirando por la ventana de la cafeteria del CERN donde estén, y charlando, en paz, en, en este mundo sin sentido.

        Saludos.

        Y Gracias Francisco, por trabajarte estas noticias.

  7. 35 paquetes enviados en 16 dias.

    Unos 2 paquetes por dia, del orden de 12 horas entre paquete.

    Cada paquete, consta de 4 pulsos.

    Cada pulso, unos 3 nseg.

    Separación entre pulsos, 524 nseg.
    ———————————————————————

    Con la analogía del teorema de muestreo, esto si es una cabeza de muestreo fiable.
    …..

    Bueno, veremos que ocurre.

    Un poco en broma, digo yo que entre Suiza e Italia, bajo los Alpes, no habrá una base extraterrestre con naves como el Halcón milenario de Han Solo, y los neutrinos atraviesan sus motores de hiperespacio y los dañan, y ya no están en garantía……. :).

    Habrá que ver si por los Alpes va iker jimenez viendo si salen echando leches los grisecillos en un Citroen, pues sus cojonaves han quedado dañadas.

    Bueno, a esperar e indagar con cautela y precisión.

    ¿No hubo un científico de Australia que dijo que si se confirmaba, se comía su calzoncillo ante las cámaras de Televisión?.

    Supongo que debe estar lavandolos……..

  8. Siempre que hagan lo mismo les pasará lo mismo, pero los neutrinos no son superluminicos, porque consideran la velocidad de la luz en el vacio y no en un campo gravitatorio como ha explicado Juan F Gonzalez, ademas, se sabe teoricamente que si los neutrinos fueran superluminicos emitirían radiacion desintegrandose en ellos mismos (es decir en neutrinos) pero de baja energia y se sabe que los que llegan son de baja y alta. Pongo un ejemplo analogo, cuando decian que habian hecho la fusion en frio, decian que es que se producia un exceso de calor que solo era explicable porque se habia dado la reaccion de fusio de los atomos de hidrogeno, produciendo helio. Pero luego buscabas el helio y alli no estaba, entonces si no esta el producto de la reaccion es que dicha reaccion no se ha producido y si tienes mas calor en la reaccion te habras equivocado, en vez de decir sandeces que son para echarlos ha todos a la calle, (los cientificos que las dice) , se ponen, es que no vemos el error, a ver si alguien lo comprueba, pues bien, no nos pagan para que te hagamos el trabajo, el error esta ahi, trabaja, estudia y encuentralo tu porque para eso te pagan.

    • Juan, deja que sea la naturaleza la que elija sus leyes.

      Lo bueno de la ciencia es eso, nos permite escucharla, y así aprender mas allá de nosotros mismos.

      Creo que fue Erik From el que dijo aquello de que son los trabajos empíricos, los que mas salud dan al hombre frente a la fuente de daño que crea su ego («El corazón del hombre», Erik From)

      Eso es lo bueno de ella.

      Estoy contigo en la facilidad de los errores, se cuan fácil es dejarlos colarse.

      Admito que es posible que haya un error.

      Pero deja que sea la naturaleza, y no nuestras teorías (Que son eso, teorías, «ademas, se sabe teoricamente que…….»), la que decida como es ella misma.

      Creo que a nuestros colegas del CERN no se les habrán escapado ya hace años esos aspectos, influencia de la gravedad, etc.

      No son Belen Esteban ni pepiño blanco (Que resulto poco Blanco, mas bien sucio, por cierto) o cualquier Bibi Aido , digo yo.

      Y sobre fusión fría, mira, helio, y titrio, se encontró, en Italia, hace ya casi 7 años.

      Recipientes cerrados.

      Pero a todo el que se mete en esa vía (Ciencia patológica, es la definición oficial), se lo cargan.

      Y como decia una cantante demi época (‘Ruby y los Casinos’, la movida madrileña, «sin dinero, no hay Rock-&-Roll»), sin dinero , no hay ciencia.

      Mira los del CERN, sin pelas para una triste fibra óptica de 730 Kilometros mientras trincan a cualquier pelanas en lo que le trincan:

      http://www.elmundo.es/elmundo/2011/11/25/barcelona/1322211868.html

      Planes de pensiones, para cada uno, de 20 millones de euros.
      ……………………………….

      Y mira no me gustan nada los dogmatismos (Son la ceguera ante la luz que nos da la naturaleza hablando con ella a través del lenguaje de los experimentos).

      Yo dedicaria un 99% del tiempo a buscar el presunto error, con toda la mala leche del mundo, como un perro sabueso, ‘Donde esta el gato, Donde está el Gato…………’.

      Y el 1% del tiempo, a tomarme un cafe con pincho de tortilla (Lo que nunca tomaría uno de esos sinvergüenzas que no tienen ni bachillerato, pero trincan lo indecible) , para seguir buscando el error.

      Saludos.

  9. Los neutrinos muonicos del experimento OPERA van a mayor velocidad que la luz, y se confirmara todas las veces que hagan el experimento.
    Es un efecto tunel entre el vacio, con energía negativa de -2,39 x 10^⁻3 ev y el neutrino con una masa en reposo de masa planck x
    EXP-(inverso constante estructura fina/2)
    El neutrino es un «hijo» del estado de mínima energía del vacio ( -2.39 x 10^⁻3 ev )
    Al ser tan próximos los valores hay una probabilidad no nula de que el vacio ceda por efecto tunel energía virtual al neutrino, el cual la devuelve al vacio en un ciclo sin parar, para conservar la ley de la energía.
    Esta es la razón por la que no se emite radiación Cherenkov.
    A su vez tiene que ver este efecto necesario para producir la asimetria materí-antimatería, con las dimensiones enrolladas en toros de 7 dimensiones, que son las que crean un «muro» de salto de energía, sus radios.
    Las oscilaciones de los neutrinos es un efecto a su vez relacionado con la interacción con este vacio, de tal forma que para el angulo theta13= 9.433531º; se tiene que la diferencia al cuadrado de masas cumple: Delta(M) = [EXP(3) x 2.39 x 10^-3 ev )²]= 2.34 x 10^-3 (ev)²
    La formula que calcula la velocidad experimental de estos neutrinos esta en este paper

    «Opera Experiment: superluminal Muonic Neutrinos»

    http://vixra.org/abs/1110.0050

  10. En todo caso, si los neutrinos se movieran a «c» y no tuvieran masa, la oscilación de los mismos debería ser explicada por otro mecanismo (y habría que explicar por que igual tienen sabor), pero sería posible (igual no estarían hechos de luz).

    • Si los neutrinos se movieran a c, y no tuvieran masa, estarían descritos por espinores de Weyl, y así era en el antiguo modelo estándar. Romano, los neutrinos massless NO pueden oscilar. Es precisamente el hecho empírico de que tienen masa NO nula lo que les permite «oscilar» y cambiar de «sabor» ( me gusta la analogía de que los neutrinos son unos travestidos: unas veces, son chicos, otras chicas y en otro caso ni-chico-ni-chica, un tercer género). Y este fenómeno es uno de los indicios más serios de Física más allá del modelo estándar. Uno puede adoptar una posición ultraconverdora y decir que los neutrinos son espinores de Dirac, no permiten beta doble decay, y ajustar todos los Yukawas con valores extravagantemente pequeños. Pero no parece la ruta adecuada. Lo más elegante sería que fueran partículas de Majorana ( una clase especial de espinores) y partícula y antipartícula serían idénticos ( es la única posibilidad que queda, aparentemente). Uno puede invocar una antigua famosa frase y preguntar …Why spinors? La naturaleza los requiere…Y posiblemente necesitemos de nuevos tipos de objectos para la energía oscura ( dark spinors es una atrevida, aunque especulativa, idea teórica involucrando non-standard Wigner spinorial classes).

  11. Leyendo los comentarios de Juan sobre el sistema GPS, pienso que efectivamente en el experimento OPERA debe haber un error en el sistema de medida de los tiempos. No sabemos si se ha utilizado un satélite o varios, ni tampoco si las medidas se han realizado por el día , por la noche, etc., ya que esto podría influir. Por ejemplo, los satélite que están en la órbita paralela a la dirección CERN-SASSO tienen diferente dirección durante el día o la noche. Hay varios artículos en arxiv que tratan esto.
    Sin embargo, mi pregunta es la siguiente que no sé la respuesta, pues aunque soy físico, no ejerzo, ya que acabé hace muchos años. Neil Ashby, uno de los mejores divulgadores del funcionamiento del GPS (desde el punto de vista de la relatividad), en living_reviews, como dices Juan, comenta que los relojes atómicos en Tierra difieren entre sí unos nanosegundos ( aprox, 2 ns), cuando se hacen las correspondientes medidas y comparaciones. En teoría, si los relojes están sincronizados y son perfectos deberían marcar el mismo tiempo, hecho claro, los correspodientes ajustes, como las diferentes alturas, etc. Con respecto a los relojes de los satélites, que se han retrasado antes de lanzarlos, marchan al mismo ritmo que los de Tierra, y en teoría, todos están sincronizados entre sí. Es decir, deberían marcar el mismo tiempo el satélite A que el B, que el C, etc. con respecto a un reloj en el centro de la Tierra que no gire con ella. Luego habría que ajustar efectos como el Sagnac,etc. En fin, la pregunta es la siguiente:
    Ashby afirma que los relojes de los satélites suelen diferir en unos 20 ns cuando se comparan entre sí, o equivalentemente, tienen una falta de sincronía entre ellos de unos 20 ns. (equivale a un intervalo de +-10 ns. Este dato ha aparecido en el experimento de OPERA sino lo he entendido mal).Cito la frase de Ashby de su artículo de divulgación: «The reference for GPS time is a composite clock based on the US Naval Observatory’s ensemble of about 50 cesium-beam frequency standards and a dozen hydrogen masers. Clock times on GPS satellites usually agree with the observatory’s ensemble to within about 20 ns.»

    Es cierto que hay una corrección de unos 30 ns cuando el satélite pasa por el afelio o el perihelio (para una excentricidad de e=0.01), ya que su altua varía y esto influye en el ritmo o marcha del reloj del satélite, pero esto se corrige instántaneamente, ya que si no daría errores en la posición. El satélite emite continuamente su posición, velocidad y tiempo continuamente, así que los receptores en tierra corrigen esta contingencia.
    La cuestión es que Ashby da a entender, según creo, que esta differencia persiste en los relojes de los satélites (insisto, cuando se comparan entre sí)a pesar de las correcciones. Hace notar que , a pesar de ello, 20 ns da suficiente precisión para el sistema GPS (corresponde a un error de unos 6 m). La pregunta es: Tiene alguna explicación, no la conocemos por ahora, o es una «anomalía» que nos está indicando algo.
    .Algún físico, experto en GPS y con alguna patente sobre ello, afirma que hay un efecto cinemático que daría unos 12 ns , aunque piensa que esto se corregiría al incluir la gravedad. (Thomas Bahder : «Moving on circle orbits and Fermi coordinates»). Le escribí, pero creo que ha fallecido.
    Os hago esta pregunta porque no he encontrado todavía a nadie que pueda respondermela. Escribí a Ashby, pero creo que también ha fallecido. ¿Conocéis a algún experto en GPS ?

  12. Hola Ramón. Yo no descarto que el problema esté en el GPS, dudo mucho que sean tan perfectos. Pregunté a algún amigo mío de Aeronáuticos sobre si las órbitas eran elípticas y excéntricas. No me parece descabellado que no hayan considerado el efecto, o haberlo subestimado incluso aunque lo hayan hecho. Yo ahora estoy haciendo versiones varias de mi CV y consultando en tiptop sitios a donde pueda ir a hacer una Ph.D en Física. Aunque la cosa anda mal, como aquí también la Enseñanza Media ( donde de momento soy interino preferente sin trabajo, así que puedo hacer cosas mientras). Sobre el tema del GPS he mirado bastante en la red. Es esencial hacer una medida del tiempo de vuelo independiente del sistema GPS. Si se confirmara el efecto en tal caso, y a excepción de algún error sutil que se le haya escapado a mentes pensantes como las que hay en este mundo, habría que empezar a considerar la posibilidad de un espacio-tiempo no minkovskiano. Hay alternativas especulativas, pero hasta donde yo sé, nadie se ha puesto con ellas aún. Ha habido un artículo brutal que esencialmente descarta modificaciones a las relaciones de dispersión de forma polinómica con la energía o la energía inversa. Así que, si ése fuera el camino ( que está por ver) implicaría una relación de dispersión no lineal rarísima. Y tengo dudas sobre si eso está limitado cosmológicamente/astronómicamente y en qué magnitud. La supernova 1987 constriñe muy duramente el tipo de relación de dispersión si es de tipo polinómico. Si fuera eso, la sonda Cassini o la Galileo deberían haber mostrado ese efecto también y no ha sido así.
    El juego del Higgs por otra parte se acerca a su oda final. A ver qué pasa el día 13 y lo que nos enseñan ¿una ampliación de la zona de exclusión? Me parece lo más probable aunque son tiempos emocionantes.

    • PS: Cuando he dicho que pregunté a mi colega de Aeronáuticos sobre la elipticidad y excentricidad quería decir que cuánto. Las leyes de la gravedad y de Newton se suponen válidas para dichos objetos. Pero ignoro qué tipo de parámetros tipicos tienen. Y respecto a al emision continua, depende, si ves las señales como ondas, serán continuas. Si las imaginas como paquetes o fotones, no creo que sean tanto. Tengo que averiguar más cosas de los GPS para ver qué es lo que han hecho exactamente.

      • Juan, lo que quisiera que averiguaras o preguntaras es si esos 20 ns de falta de sincronización entre los relojes de los satélites no tiene explicación, es decir, es algo «anómalo», o podríar ser simplemente nuestro grado de imprecisión, como con la medida de la velocidad de la luz, que hasta que se ha considerado fija y constante, tenía un error de +-20 cm/s. ¿Tendrán los relojes de los satélites del nuevo sistema Galileo esta falta de sincronización de 20 ns? Pienso que algo no funciona o no es bien explicado en el sistema GPS, ya que sin embargo, los relojes atómicos que están en la superficie de la Tierra, distribuidos por todo el mundo difieren entre sí, unos +- 2 ns. ¿Por qué se da esta diferencia entre los relojes de Tierra y no la misma entre los de los satélites? Te agradecería si algún conocido te pudiera dar alguna respuesta. En una teoría que utiliza las ecuaciones de Lorentz-Poincaré (son las mismas de Einstein) si el parámetro arbitrario que sale se toma igual a 1, da la teoría de Einstein, pero para otros valores salen teorías compatible con todos los resultados experimentales. En ellas hay un sistema privelegiado, que podría ser p,e, el fondo cósmico de microondas. Esta teoría aplicada al funcionamiento del sistema GPS predice que la velocidad de la luz (medida con relojes atómicos) tendrá una variación cíclica diaria de unos +- 20 cms/s ( que es el error experimental, con lo cual esa imprecisión sería debida a los diversos valores obtenidos durante el día), ; los relojes atómicos en la superficie variarán cíclicamente en +- 1 ns , y los relojes de satélites en 20 ns, o en +-10 ns (si consideramos la anchura del intervalo correspondiente). También predice que los relojes atómicos, aunque sean perfectamente precisos, tendrán un error cíclico de 3. 10-14 s/s que suele ser el error observado en los relojes atómicos usados en tierra, a pesar de que se suele decir que tienen una precisión muy superior. En fin, si fuera cierto que la falta de sincronización entre los relojes de los satélites una tuviera una explicación clara, esto podría suponer una posible prueba de esta teoría.

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