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OPERA: ¿Y AHORA QUE?

26-11-2011

Como ya se explicó en esta página en el artículo "la inminente confirmación refutación de los neutrinos

superlumínicos" la comunidad científica estaba esperando los resultados de una modificación importante

en el experimento original de OPERA que obtuvo el inesperado resultado de que los neutrinos detectados

parecen llegar 60ns antes de lo que lo harían si viajasen a la velocidad de la luz. Pues bien estos resultados

se hicieron públicos el pasado Viernes día 18 de Noviembre y confirman que los neutrinos detectados siguen

llegando 60ns antes. Recordemos que la modificación realizada con respecto al experimento original consiste

en reducir los pulsos de 10.000 ns de tiempo a solo 3 ns, estos pulsos están separados por intervalos vacíos

de varios cientos de ns de duración. Este único cambio permite lograr mejoras sustanciales con respecto al

experimento original. Las principales son:

1º) Permite eliminar la importante lista de posibles errores asociados a la forma del pulso de neutrinos: Con un

pulso de neutrinos de 10.000ns había una gran incertidumbre en torno al momento justo en que empieza y

termina y entorno a la forma exacta del pulso.

2º) Permite estimar la velocidad de llegada de los neutrinos de forma individual. Esto en el experimento original

no era posible, con pulsos tan largos la medida de la velocidad dependía de medidas indirectas, es decir, la

forma del pulso de neutrinos se infería de la forma del pulso de protones que los creaba (recordemos que

OPERA no fue diseñado para medir la velocidad de los neutrinos sino su oscilación).

Los datos del nuevo experimento son los siguientes: El CERN envió desde el día 22 de Octubre hasta el 6 de

Noviembre a través de 730 Km de roca (desde Suiza hasta Gran Sasso en Italia) 100.000 pulsos de

aproximadamente 300.000.000.000 de neutrinos cada uno. En estos 16 días OPERA ha detectado solamente

35 neutrinos de los cuales solo 20 fueron detectados con el suficiente detalle para estimar su velocidad con la

suficiente precisión. Todos estos 20 neutrinos llegaron anticipadamente (antes de lo que lo hubieran hecho a la

velocidad de la luz) entre 40ns y 90ns antes, con una media de 62ns que es consistente con lo medido en el

experimento original. Este nuevo experimento elimina las posibles errores derivados de la forma del pulso de

neutrinos, sin embargo, si hubiese un error en la forma de calcular las distancias, los tiempos o algún detalle

sutil de origen relativista no tenido en cuenta, este error se mantendría en su misma magnitud en este nuevo

experimento. La pregunta que todos nos hacemos ahora es: ¿Y ahora qué?

Por un lado OPERA va a realizar mejoras en el conocimiento de la distribución de los protones que producen

los neutrinos en el CERN y también usará un sistema de sincronización independiente al GPS.

Por otro lado los experimentos MINOS y T2K independientes de OPERA van a realizar mejoras de varios

tipos que les permitirían medir con mayor precisión la velocidad de los neutrinos. Los resultados de los 3

experimentos podrían tenerse para mediados del año que viene.

Por último, existen unos cálculos sencillos que podrían hacerse con los datos ya disponibles o repitiendo el

último experimento de OPERA con pulsos cortos durante algo más de tiempo. Estos cálculos no serían

concluyentes pero si podrían indicarnos una tendencia o unos indicios que apunten hacía un error de OPERA

o indiquen por el contrario que las medidas de OPERA son correctas. El argumento en el que se basarían

estos cálculos es muy sencillo:

Los datos obtenidos de los neutrinos procedentes de la supernova de 1987 indican que estos viajaban a

una velocidad por debajo de c en unas pocas partes en 100.000.000. Estos neutrinos tenían una energía

entre 0,01 y 0,04 GeV. Los datos de OPERA incidan que los neutrinos con una energía entre 10 y 40 GeV

viajan a una velocidad que excede c en 2 partes en 100.000. Aunque se ha detectado una dispersión en la

velocidad de los neutrinos se ha calculado que ésta es perfectamente compatible con las incertidumbres de

los componentes del experimento por lo que lo más probable es que estos viajen a la misma velocidad.

De esto se concluye algo muy importante: la velocidad de los neutrinos debe variar con la energía y entre

0,02 GeV y 20 GeV debe variar en 1 parte en 100.000. Lo único que habría que hacer es dibujar una

gráfica con todos los datos recopilados hasta la fecha representando en el eje "y" la energía de los neutrinos

y en el "x" la velocidad medida. Si se obtiene una gráfica como la de la figura abajo izquierda que indica que

los neutrinos de más baja energía viajan más lentos que los de alta energía entonces es muy posible que la

relatividad debe ser modificada. Si por el contrario hay un error en OPERA, ya sea en el cálculo de las

distancias, del tiempo o de otro tipo, este error sería independiente de la energía, por tanto se obtendría

un gráfico como el de la figura abajo derecha.

Es muy posible que una gráfica como esta ya exista aunque nunca ha sido publicada. No se conocen los

motivos de ello, si el motivo es que los resultados no son concluyentes una sugerencia sería repetir el

último experimento para conseguir datos de más neutrinos, si se obtiene una gráfica como la de la

figura abajo izquierda entonces las pulsaciones de los físicos se dispararían igual que las probabilidades

de estar ante algo realmente revolucionario.

De todas formas y a pesar de estos nuevos resultados la mayoría de los físicos piensan que lo más

probable es que exista un error en OPERA. A lo largo de muchos años la relatividad de Einstein a

superado miles de pruebas de todo tipo y esta avalada por millones de datos experimentales. Incluso

si los resultados de OPERA fueran correctos la relatividad probablemente seguiría vigente aunque

hubiese que realizarse alguna modificación.

 

Fuentes: OPERA: Comparing the Two Versions

 

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Autor: IIII
11/26/2011
IIII