Neutrins superlumínics: retorn al futur?

-Un neutrí!
-Qui hi ha?
-TOC TOC!

Els acudits sobre neutrins que han omplert les xarxes socials darrerament són un clar exponent del ressò mediàtic que hem viscut aquests dies, arran dels resultats de l’experiment OPERA (accés a l’article sencer, de 24 pàgines), que vindrien a posar en dubte la teoria de la relativitat especial d’Albert Einstein.

Però en què consisteix OPERA? Es tracta d’un experiment que funciona des de l’any 2008 i que té per objectiu estudiar les oscil·lacions dels neutrins. Hi treballen més de 170 físics procedents de 33 institucions que pertanyen a 12 estats. Des de l’accelerador SPS del CERN, a Ginebra, s’envia un feix de neutrins muònics cap al laboratori subterrani LNGS, a Gran Sasso, al centre d’Itàlia, situat a 730 km de distància. El viatge dura uns 3 mil·lisegons, i el que s’espera és observar com, al final del viatge, aquests neutrins muònics es transmuten (“oscil·len”) cap a neutrins tau. Si voleu aprofundir-hi, us recomano que accediu a aquesta presentació d’Antonio Ereditato, portaveu de l’experiment OPERA i professor de la Universitat de Berna.

El que ha deixat consternada la comunitat recercaire és que s’ha detectat que els neutrins es propaguen a una velocitat superior a la de la llum, la qual cosa entra en contradicció amb la teoria de la relativitat especial d’Albert Einstein. En els acceleradors de partícules, les partícules subatòmiques són impulsades per tal d’assolir velocitats properes a les de la llum, límit que no és sobrepassat en cap moment; simplificant-ho una mica, podríem dir que en comptes d’anar més de pressa, un cop li apliquem energia (E) i assolida (gairebé) la velocitat de la llum, la partícula esdevé cada cop més massiva, ja que E=mc²

Els investigadors de l’experiment OPERA han detectat, però, que els neutrins arribaven a Itàlia 60,7 nanosegons abans que ho hauria fet un feix de llum en el buit, amb una desviació típica de 6,9 nanosegons. Durant els darrers tres anys s’han mesurat 16,111 interaccions entre neutrins, una xifra més que considerable i que fa que disminueixi la probabilitat estadística d’error. Per dur a terme aquestes medicions sobre el temps de vol dels neutrins, s’han emprat mesures GPS molt precises i rellotges atòmics que permetien la sincronització entre les dues grans infraestructures.

Els 174 autors de l’article conclouen que malgrat el significatiu nombre de mesures documentades aquí i l’estabilitat de l’anàlisi, el gran impacte potencial del resultat ens empeny a continuar la nostra recerca per tal d’investigar possibles i encara no prou coneguts efectes sistemàtics que puguin explicar l’anomalia observada.

Podeu accedir a la presentació dels resultats d’aquest interessant experiment des d’aquest apunt del bloc Quantum Diaries i també des del següent vídeo:

 

Fins a quin punt ens trobem davant d’un descobriment que farà trontollar els fonaments de la física moderna? Certament l’experiment té una gran complexitat tècnica on es poden ocultar errors sistemàtics, i d’entrada hauríem de mostrar-nos escèptics. L’ideal seria que d’altres laboratoris del món intentessin reproduir l’experiment i aportessin noves dades. Un bon candidat seria el Fermilab de Chicago, responsable de l’experiment MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), que tenia el mateix objectiu que OPERA. Fa quatre anys un article que recollia les observacions de MINOS arribava a unes conclusions semblants a les d’OPERA, per bé que amb un factor de precisió substancialment inferior. Un altre bon candidat és l’experiment T2K, que envia neutrins des de la ciutat japonesa de Tokai fins a Kamoika, a 295 quilòmetres de distància.

I quina ha estat la reacció a la blocosfera científica? Doncs està ben esvalotada i els resultats han generat dubtes. Matt Strassler ens argumenta el seu escepticisme en els articles What have we here? i Some Comments on the Faster Than Light Neutrinos; també molt recomanable és el seu apunt Supernovas and neutrinos, escrit uns dies abans de la publicació oficial de la notícia: l’article tracta sobre la velocitat dels neutrins procedents de la supernova 1987A, situada a una distància de més de 150.000 anys llum de la terra, i que un cop mesurada va resultar ser compatible clarament amb la velocitat de la llum. Luboš Motl va directament al gra i sense pèls a la llengua ens explica Potential mistakes in the Opera research (en troba un munt!) Finalment, Jester es mostra rotundament convençut que hi ha errors en l’experiment en un article en què el nom ho diu tot: The Phantom of OPERA

Sigui com sigui s’acosten temps apassionants per a la física. Haurem d’esperar la repetició d’aquest experiment des d’un altre laboratori i la possible troballa d’errors sistemàtics, estadístics o conceptuals. No en teníem prou amb el Higgs, la supersimetria i l’antimatèria, que ara entren en joc els neutrins… Estem en una bona època per aprofundir en el coneixement dels engranatges que governen la natura.

(Article publicat a Notícies d’In el 26 de setembre de 2011)

Altres anotacions relacionades:

Un estiu “calent” per a la física de partícules
“Higgs i hashtags”: una versió quàntica de Dostoievski
L’experiment LHCb referma el model estàndard de física de partícules (de moment!)

NOTA D’AGRAÏMENT: El passat dissabte, 1 d’octubre, el bloc L’ase quàntic va ser guardonat amb el Premi Blocs Catalunya 2011, categoria Universitats, recerca i ciència, modalitat blocs personals. Voldria donar les gràcies a les lectores i lectors del bloc Des de la mediterrània que van participar en la votació popular dels premis i van donar el seu vot al bloc L’ase quàntic per tal que esdevingués finalista: moltes gràcies pel vostre suport! :-)

Xavier Lasauca i Cisa
Bloc L’ase quàntic