Interesante debate se ha generado con el descubrimiento de neutrinos superlumínicos, es decir que llegan a viajar una velocidad por encima de la luz (c). Ésto ha acarreado ciertas confusiones y numerosas publicaciones con inimaginables soluciones teóricas a la observación experimental inicial (ver artículos relacionados con la medición física experimental (superluminal neutrinos) en la base de datos científica -inicialmente para físicos incluyendo todas sus disciplinas- arxiv). El experimento OPERA -apodado así por la comunidad de físicos- entre el Laboratorio del CERN y Gran Sasso ha sido notícia en numerosos escenarios (1,2,3, y ver referencias de aquí en adelante y propias de las noticias). La observación física ha sido, entre los neutrinos superlumínicos, sorprendente para comunidad de físicos (ver 4). Numerosos artículos especializados han sido publicados al problema físico (de partículas) de un posible viaje a una velocidad mayor a c. Estos artículos han indicado que el experimento OPERA, llevado acabo entre el CERN-Gran Sasso, tenga que ser evaluado teóricamente y experimentalmente de manera sistemática por expertos (ver 5,6).
En este post nos centraremos en tres referentes del estudio problemático asociado a los neutrinos superlumínicos. (1) El artículo experimental inicial que hace referencia a la determinación física de que los neutrinos eran superlumínicos (7); (2) la determinación, por vez primera, de que podría haber un error en la realización del experimento y la sincronización de los relojes de los Laboratorios del CERN y Gran Sasso (8); y (3) la publicación en que se sugiere un error sistemático en el experimento OPERA (9). Los artículos, anteriormente citados, han sido publicados en la base de datos científica arxiv (Cornell University) y son actualmente una referencia para la comunidad de físicos -en su especialidad de física de partículas-.
El Abstract del primer artículo experimental expone lo siguiente:
"The OPERA neutrino experiment at the underground Gran Sasso Laboratory has measured the velocity of neutrinos from the CERN CNGS beam over a baseline of about 730 km with much higher accuracy than previous studies conducted with accelerator neutrinos. The measurement is based on highstatistics data taken by OPERA in the years 2009, 2010 and 2011. Dedicated upgrades of the CNGS timing system and of the OPERA detector, as well as a high precision geodesy campaign for the measurement of the neutrino baseline, allowed reaching comparable systematic and statistical accuracies. An early arrival time of CNGS muon neutrinos with respect to the one computed assuming the speed of light in vacuum of (60.7 ± 6.9 (stat.) ± 7.4 (sys.)) ns was measured. This anomaly corresponds to a relative difference of the muon neutrino velocity with respect to the speed of light (v-c)/c = (2.48 ± 0.28 (stat.) ± 0.30 (sys.)) ×10^-5."
El Abstract del segundo artículo teórico -expresando un desacuerdo con los datos experimentales- expone lo siguiente:
"The CERN-OPERA experiment claims to have measured a one-way speed of neutrinos that is apparently faster than the speed of light c. One-way speed measurements such as these inevitably require a convention for the synchronisation of clocks in non-inertial frames since the Earth is rotating. We argue that the effect of the synchronisation convention is not properly taken into account in the analysis of and may well invalidate their interpretation of superluminal neutrino velocity."
El Abstract del tercer artículo teórico -expresando un claro desacuerdo con los datos experimentales basado en un posible error sistemético- expone lo siguiente:
"The OPERA collaboration has claimed that muon neutrinos with mean energy of 17.5 GeV travel 730 km from CERN to the Gran Sasso at a speed exceeding that of light by about 7.5 km/s or 25 ppm. However, we show that such superluminal neutrinos would lose energy rapidly via the bremsstrahlung of electron-positron pairs. For the claimed superluminal neutrino velocity and at the stated mean neutrino energy, we find that most of the neutrinos would have suffered several pair emissions en route, causing the beam to be depleted of higher energy neutrinos. Thus we refute the superluminal interpretation of the OPERA result. Furthermore, we appeal to Super-Kamiokande and IceCube data to establish strong new limits on the superluminal propagation of high-energy neutrinos."
Los datos experimentales demuestran que físicamente podría ser posible viajar a una velocidad mayor a c. En este último artículo (de Cohen con el premio Nobel Sheldon L. Glashow, Boston University) se propone por primera vez la posibilidad de que se halla producido un error sistemático en el experimento OPERA, haciendo constar la validez de las teorías pre-existentes. Además, del probable error en la sincronización de los relojes (ver Fig 2) entre el CERN y el Gran Sasso, expuesto por Contaldi (Imperial College). Creemos humildemente que los experimentos que se evalúan por normas internacionales -como el llevado acabo entre el CERN-Gran Sasso- han de ser corroborados por norma y sistemáticamente. Con la aparición física de que los neutrinos podrían viajar a una velocidad mayor a c, han aparecido decenas de nuevas teorías para corroborar los datos experimentales. Ahora, estas teorías no es posible que lleven a la práctica ya que la comunidad de físicos está en acuerdo en que un probable error sistemático podría haber sido la causa de tal fenómeno no habitual en estos Laboratorios. La teoría de Einstein sigue en vigencia ya que ha sido demostrada experimentalmente una multitud de veces.
Fig 3. Imágen de A. Einstein.
Esta imágen es imperdible de A. Einstein dando un paseo en bicicleta en sus años en Princeton (Fig 3). No creemos en una nueva teória asociada a las leyes que rigen la Naturaleza sin comentar la Teoría Especial de la Relatividad a fondo. Con ésto no indicamos el desconocimiento de las Teorías que rigen el Universo de los neutrinos.
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