QUE SON LOS NEUTRINOS?

¿Superando la velocidad de la luz? Conceptos, teorías y dudas razonables sobre el experimento más mediático de los últimos tiempos..

Fue la gran noticia del día, y por una vez un anuncio científico se colaba en las primeras páginas.."Una partícula más rápida que la luz!", "La teoria de la Relatividad puesta en duda!" y otros titulares, con ese toque sensacionalista ya típico de los medios de comunicación actuales, anunciaban los resultados de un experimiento realizado por el CERN y que parecían indicar que los Neutrinos, un tipo de partícula subatómica, se mueven más rápidos que la luz.

Y ciertamente algo así podría significar una auténtica revolución, pues la Relatividad marca claramente la velocidad de la luz como el límite absoluto, una barrera que nada puede superar. ¿Estámos ante el final de nuestra actual visión del Universo?,¿Significa que Einstein estaba equivocado y sus teorías revisadas y reformuladas, total o parcialmente? No tan rápido, pues muchas son las dudas sobre estos resultados. Veamos un pequeño resumen de los hechos para comprender mejor este tema.

1) ¿Que son los Neutrinos? Partículas subatómicas sin carga y sin apenas masa (una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno, tan pequeña que durante mucho tiempo se pensó que carecía de ella), capaces de viajar a través de la matería sin apenas interactuar con ella, hasta el punto que si lanzáramos un haz hacia un un muro de Plomo de un año-luz de grosor (9 Billones de Kilómetros) la mitad lograrían pasar al otro lado.

Oficilamente se descubrieron en 1956, aunque ya habían sido teorizados en1930 por Wolfgang Pauli, al considerar que en la radioactividad beta, en la que un neutrón se transforma en un protón emitiendo un electrón, había algo que faltaba para que la energía y la cantidad de movimiento se conservaran como marcan los principios de la física.

2) ¿De donde proceden? La fuente más cercana a La Tierra en el Sol, hasta el punto que miles de millones cruzan a nuestros cuerpos sin que notemos nada, y lo que es aún más espectacular, tanto da que sea de día o de noche, pues nuestro planeta es casi transparente para ellos. Otras puntos de origen son las Supernovas, como fue el caso de SN 1987A, cuyo destello de Neutrinos fue detectado en tres laboratorios terrestres. Igualmente los procesos radiactivos también producen una pequeña cantidad en nuestro propio planeta y su atmósfera.

3)¿ En que consistió el experimeto OPERA? De forma resumida el Super Sincrotón de Protones (SPS), en Ginebra, envió un haz de Neutrinos alta intensidad y energía, hacia el laboratorio subterráneo LNGS, en Gran Sasso, Italia, situado a unos 730 kilómetros, cruzando la corteza terrestre. Una distancia que cruzaron en apenas 3 milisegundos.

La sorpresa para los científicos encargados del experimiento es que, un avez consideradas todas las variables posibles, sus registros indicaban que los pocos Neutrinos detectados (solo 16.000 de un total de 10^20 emitidos, pues el resto pasaron de largo atravesando las instalaciones y perdiéndose en el espacio) habían llegado 60 nanosegundos ANTES de lo habría necesitado los fotones en el vacio. Una diferencia mínima, pero en este caso la cantidad no tenía importancia...simple y llanamente, según la teoría de la Relatividad, nada puede superar el limite de la luz, y esos pocos Neutrinos habían, aparentemente, cruzado un muro que no podía ser cruzado.

4) ¿La relatividad "prohíbe" realmente que nada que viaje más rápido que la luz? No, de hecho admite la existencia de partículas que se muevan más allá de este limite, e incluso, en el campo de la hipótesis científica, se habla de los Taquiones, que se desplazarían siempre a velocidades superlumínicas. Lo que señala como imposible es que algo pueda acelerar desde una velócidad sublumínica hasta superar la barrera de la luz..

Es decir, pueden existir partículas a ambos lados de la barrera lumínica, pero NUNCA pasar de un lado a otro. Y esto último, base de la física moderna, es lo que pone en duda OPERA.

5) ¿Descubrimiento histórico o error sutil? Algo así, como es evidente, generó controversia...la diferencia de tiempo era tan insignificante que muchos han supuesto que existe algún error "sutil" en las mediciones. Por otra parte los autores del experimiento se muestran seguros de los resultados, pero señalan la necesidad de que otros equipos e instalaciones repitan el mismo experimento para que permita confirmar (o rechazar) sus resultados...algo, esto último, a lo que no se le dió la publicidad sufuciente en los medios, que dieron las conclusiones por definitivas y demostradas: "Esperamos con impaciencia las mediciones independientes para calcular plenamente la naturaleza de esta observación", aseguró el viernes el propio portavoz del experimento, Antonio Ereditato.

6)¿No se había detectado antes algo así, por ejemplo en la observación de Supernovas, una de las fuentes más brillantes de Neutrinos del Universo? La respuesta es negativa, como vemos, por ejemplo, en la supernova 1987A...de haber existido una diferencia de velocidad como la indicada por OPERA, los Neutrinos deberían haber llegado a La Tierra 4 años ANTES que los Fotones. Sin embargo ambas olas llegaron al mismo tiempo.

Evidentemente existen dudas...el instrumental de 1987 no se puede comparar con el actual, aunque la detección ocurrió en diversos puntos al mismo tiempo. Por otro lado. LosNneutrinos de la Supernova llegaron a través del vacío y los de Gran Sasso atravesando la corteza terrestre, con lo que podría haber alguna diferencia a causa del medio. Igualmente los llegados desde la Bóveda celeste eran mucho menos energéticos que los emitidos desde el SPS.

7)¿Se conoce el momento exacto en que los Neutrinos salieron del emisor y en el que llegaron al receptor? La respuesta es no, y eso añade otro "pero" al experimiento...en el primer caso no salieron todos a la vez, porque los Protones que los produjeron no chocaron de forma simultania con el blanco, sino dentro de un intervalo de 10,5 microsegundos. Dado que es imposible saber exactamente que Protón produjo cada uno de los 16.000 Neutrinos detectados, se partió de un tiempo "promedio".

También la detección esta llena de incertidumbres, pues el paso de un Neutrino se descubre por el rastro que deja tras de si, siendo el punto exacto donde interacciona con el sensor totalmente desconocido...nuevamente se parte de promedios a falta de cifras más exactas.

¿Pero y si, pese a todas las dudas razonables que existen ahora mismo, al final los resultados estaban en lo cierto y los Neutrinos se mueven más rápido que la luz? Que implicaría para nuestra concepción de la realidad? En este punto las opiniones divergen notablemente, desde las que le quitan importancia hasta los que señalan que implicaría una revisión, como mínimo significativa, de las teorías fisicas actualmente aceptadas.

Segun el físico teórico Mariano Santander "estos cambios deberían entenderse sobre todo como una delimitación de los límites de validez de la relatividad especial, pero cabe muy poca duda de que la relatividad especial en su forma actual subsistirá como una muy buena descripción de la estructura del espacio y el tiempo",

En cambio para sus colegas Cuevas Maestro y Enrique Fernández la cosa resultaría mucha más transcendente: "Si efectivamente los neutrinos pudiesen viajar a mayor velocidad que la luz, se abriría una puerta a una descripción de fenómenos físicos que hasta ahora ni siquiera imaginábamos. Uno de los pilares de la física que es la constancia de la velocidad de la luz y que es máxima, nos produciría un sobresalto tremendo. Si la teoría de la relatividad fuera 99,999% correcta, estaríamos ante una variación significativa de la ciencia básica tal y como la conocemos. No estoy de acuerdo con la idea de que no cambiaría la relatividad, la cambia profundamente, tanto que los libros de texto no sobrevivirían".

9)¿Que posibles explicaciones se están barajando? Hipótesis no faltan, desde que los Neutrinos pudieran desplazarse por una dimensión paralela que les permite llegar antes (que es algo apuntado por la teoría de cuerdas), hasta que que existieran dos velocidades de la luz, una para Fotones y otra para Neutrinos. Igualmente, ya moviéndonos un paso más allá, algunos insinuan incluso que esto implicaría la posibilidad de viajar en el tiempo, o como mínimo poder enviar señales al pasado.

En todo caso esto no es más que una distracción para los físicos, porqué para empezar estamos hablando de resultados llenos de dudas y qEnlaceue aún deben ser puestos a prueba con otros experimientos similares.El tiempo dirá si es una falsa alarma o en principio de un cambio más o menos profundo en nuestra concepción de la realidad misma.



http://oceanoestelar.blogspot.com/2011_10_01_archive.html

El error de OPERA parece estar ligado a los relojes


17 de octubre de 2011 | 22:00


Seguro que os acordáis cuando, hace unas semanas, el experimento conocido como OPERA provocó una ola de entusiasmo entre la comunidad científica y llamó la atención en todo el mundo por poner patas arriba la Teoría de la Relatividad.

Han sido muchos los investigadores que han tratado de encontrar algún error, algo que se les tuvo que pasar por alto a los científicos del CERN. Desde entonces han aparecido más de 80 artículos en arXiv tratando de desacreditar o explicar el efecto.

El último de estos artículos, firmado por Ronald van Elburg, de la Universidad de Groningen (Holanda), cree tener la clave del error y presenta un argumento interesante.

La relatividad especial y el movimiento de los relojes abordo de los satélites GPS que midieron el proceso tienen la clave.


Para empezar, el científico ha tenido en cuenta la distancia y el tiempo empleados en el experimento. El equipo de OPERA estableció que la distancia entre los dos puntos era de 730 km (con un margen de error de 20 cm).

La posición del inicio de la carrera de neutrinos en el CERN era bastante fácil de medir con GPS, pero la del Laboratorio de Gran Sasso, en cambio, resulta algo más difícil de ubicar al estar enterrado a un kilómetro bajo tierra.

Medir el tiempo de vuelo de los neutrinos es otra cuestión. Los científicos del CERN señalaron que pueden evaluar con precisión el instante en que se crean los neutrinos y el instante en el que se detectan usando relojes en ambos extremos.

Lógicamente hay que mantener los relojes de ambos extremos exactamente sincronizados. Para ello, el equipo utilizó satélites GPS, cada uno emitiendo una señal temporal de alta precisión desde una órbita a unos 20.000 km de altura. Esto introduce una serie de complicaciones adicionales que el equipo tuvo que tener en cuenta, tales como el tiempo de viaje de las señales GPS hasta el suelo.

Pero es aquí precisamente donde Van Elburg estima que hay un efecto que el equipo de OPERA pudo haber pasado por alto: el movimiento relativista de los relojes GPS.

En este caso, hay dos marcos de referencia: el experimento en tierra y los relojes en órbita. Estas sondas orbitan de oeste a este en un plano inclinado de 55 grados respecto al ecuador, un ángulo alineado con la ruta de los neutrinos.

Desde el punto de vista del reloj en un satélite GPS, las posiciones de la fuente y el detector de neutrinos están cambiando.
Desde la perspectiva del reloj, el detector se mueve hacia la fuente y, por lo tanto, la distancia recorrida por las partículas observada desde el reloj es más corta

Comentó Van Elburg.

Van Elburg cree que el equipo del CERN pasó esto por alto y calcula que este efecto podría haber provocado que los neutrinos llegasen 32 nanosegundos antes. Pero esto debe duplicarse, dado que se genera el mismo error en cada extremo del experimento. Por lo que la corrección total es de 64 nanosegundos, casi exactamente lo que observó el equipo de OPERA.

Esta teoría todavía debe ser revisada por otros científicos, especialmente por los responsables del experimento de los neutrinos.

Si se confirma que Van Elburg tiene razón, el experimento no solo no rompería con la Teoría de la Relatividad de Einstein sino que la reafirmaría.
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Un nuevo experimento con neutrinos puede explicar el misterio de la materia

Lunes, Octubre 31, 2011 por Jorge


Físicos internacionales se reúnen en Valencia para diseñar el nuevo detector, que estará listo en 2013 y se instalará bajo tierra en Huesca


ABC.ES / MADRID
Día 31/10/2011 - 17.17h

Los neutrinos revolucionaron el mundo de la física hace unas semanas cuando unos investigadores aseguraron que estas partículas son más veloces que la luz. Todavía está por demostrar -no todos los científicos están de acuerdo-, pero los neutrinos pueden dar nuevas sorpresas. El Instituto de Física Corpuscular (IFIC) y la Universidad de Valencia (UV) celebrarán desde este martes y hasta el 5 de noviembre una reunión de la colaboración internacional NEXT, un proyecto para construir un detector que compruebe, por primera vez, la existencia de un raro proceso que se daría en los neutrinos, llamado ”doble desintegración beta sin neutrinos”. De confirmarse esta hipótesis, propuesta por el misterioso físico italiano Ettore Majorana, el neutrino sería su propia antipartícula, lo cual ofrecería una explicación a por qué el Universo está hecho de materia y no de antimateria.

En la reunión que se celebra en Valencia se decidirá el diseño final deldetector de gas xenón que se instalará en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (Huesca) a partir de 2013. En el proyecto NEXT participan más de 80 científicos de 13 centros de investigación procedentes de 6 países (España, Francia, Portugal, Rusia, Estados Unidos y Colombia). Está coordinado por el investigador del IFIC Juan José Gómez Cadenas y cuenta con la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Este apoyo ha proporcionado los fondos necesarios para el I+D+i y el desarrollo de los prototipos, entre ellos NEXT-1, un demostrador a escala que está funcionando en estos momentos en Valencia. NEXT empleará una cámara llena de 100 kilos de gas xenón enriquecido para crear las condiciones propicias para detectar este raro fenómeno natural denominado ”doble desintegración beta sin neutrinos”. Fue propuesto por Ettore Majorana, un físico italiano con una vida peculiar. Integrante del Grupo de Roma junto a Enrico Fermi o Pontecorvo, en los años treinta del siglo pasado dejó Italia para trabajar con sendos Nobel como Heisenberg o Bohr. Además, fue el primero en proponer la existencia del neutrón, aunque rechazó su trabajo por “banal” dejando que Chadwick se llevara el Nobel por ello. Tras su regreso a Italia, desapareció sin dejar rastro en 1938.
Su propia antipartícula

Según Gómez Cadenas, “si detecta la llamada desintegración doble beta sin neutrinos, NEXT demostraría que el neutrino es su propia antipartícula, lo cual tendría profundas consecuencias en física y cosmología”. Para el coordinador del experimento, en ese caso los neutrinos podrían ser la clave para explicar la asimetría entre materia y antimateria. En teoría, en el Big Bang tuvo que crearse la misma cantidad de materia que de antimateria, idéntica a la primera pero con carga eléctrica opuesta. Sin embargo, el Universo que vemos está compuesto por materia y no por antimateria, que no se sabe dónde ha ido a parar.I

La colaboración NEXT se reúne en Valencia para completar el diseño del detector, a fin de emitir un informe técnico al Laboratorio de Canfranc. El experimento ha sido ya aprobado por el Comité Científico de esta instalación, situada en el pirineo oscense. Se prevé que el experimento funcione durante 10 años. NEXT cuenta con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) para la contratación de personal investigador. En la reunión científica de Valencia participa David Nygren, director del Departamento de Física del Laboratorio Nacional Lawrence de Berkeley (EE.UU.), institución que cuenta con 11 Premios Nobel en Física. Nygren es uno de los físicos más importantes en el desarrollo de detectores de partículas por inventar a finales de los setenta el TPC (Time Projection Chamber), un tipo de detector muy utilizado en aceleradores de física de partículas como LHC.
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