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 (TOF_c) y el tiempo que han tardado los neutrinos (TOF_n). La diferencia entre estos tiempos Δt es:

Δt = TOF_c - TOF_n = 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.