El experimento OPERA, donde participan 160 investigadores de 11 países, ha detectado anomalías en la velocidad de desplazamiento de los neutrinos, partículas cuyas enigmáticas características les permiten atravesar la materia ordinaria prácticamente sin interaccionar. Los resultados obtenidos de la medición del tiempo en el que realizan el viaje de 730 kilómetros que separan la sede de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) y el laboratorio subterráneo de Gran Sasso (Italia) parecen indicar que los neutrinos viajan a una velocidad ligeramente superior a la velocidad de la luz. De confirmarse estos resultados supondría un cambio en la perspectiva de la física actual, ya que la velocidad de la luz es el “límite de velocidad” impuesto por la naturaleza.

A view of the OPERA detector in Gran Sasso, Italy. Neutrino beams from CERN in Switzerland are sent over 700km through the Earth's crust to the laboratory in Italy. Credits CERN www.cern.ch

Los resultados de OPERA están basados en la observación de más de 15.000 sucesos de neutrinos medidos en el laboratorio de Gran Sasso, y parecen indicar que los neutrinos viajan a una velocidad de 20 partes por millón por encima de la velocidad de la luz, el “límite de velocidad” cósmica de la naturaleza, ya que se supone que nada puede viajar a una velocidad mayor. Dado el potencial de consecuencias de gran alcance de este resultado, son necesarias mediciones independientes antes de que el efecto pueda ser refutado o establecido firmemente. Por estas razones, la colaboración OPERA ha decidido exponer sus resultados al público a través del servidor arxiv.org.



"Este resultado aparece como una completa sorpresa", dijo el portavoz de OPERA, Antonio Ereditato, de la Universidad de Berna. "Después de muchos meses de estudios y controles cruzados no hemos encontrado ningún efecto producido por los instrumentos que explique el resultado de la medición. Los investigadores de OPERA continuarán sus estudios mientras esperamos mediciones independientes para evaluar la naturaleza de esta observación".

"Cuando un experimento encuentra un resultado aparentemente increíble y no puede encontrar defectos de la medición para explicarlo, el procedimiento habitual es invitar al resto de la comunidad de físicos a estudiarlo con un mayor escrutinio, y esto es exactamente lo que la colaboración OPERA está haciendo, es una buena práctica científica", dijo el director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci. "Si esta medida se confirma podría cambiar nuestro punto de vista de la física, pero tenemos que estar seguros de que no hay otras explicaciones más mundanas. Esto requiere mediciones independientes”.

Para llevar a cabo este estudio, la colaboración OPERA ha unido a expertos en materia de metrología del CERN y otras instituciones para llevar a cabo una serie de mediciones de alta precisión de la distancia entre la fuente de neutrinos y el detector, así como del “tiempo de vuelo” de los neutrinos. La distancia entre el origen del haz de neutrinos y OPERA fue medido con un margen de error de 20 centímetros sobre la ruta de 730 kilómetros que separa ambos puntos. El tiempo de vuelo de los neutrinos se determinó con una precisión de menos de 10 nanosegundos (10-8 segundos) mediante el uso de instrumentos sofisticados como sistemas avanzados de GPS y relojes atómicos. El tiempo de respuesta de todos los elementos de la línea del haz de neutrinos y del detector de OPERA también se ha medido con gran precisión.

"Hemos establecido una sincronización entre el CERN y Gran Sasso que nos da una precisión de nanosegundos, y hemos medido la distancia entre los dos sitios a 20 centímetros", dijo Dario Autiero, el investigador del experimento que ofrecerá un seminario en el CERN esta tarde para explicar los resultados. "Aunque nuestras mediciones tienen una baja incertidumbre sistemática y alta precisión estadística, y tenemos gran confianza en nuestros resultados, esperamos compararlos con los de otros experimentos".

"El impacto potencial en la física es demasiado grande como para sacar conclusiones o intentar interpretaciones inmediatas. Mi primera reacción es que el neutrino nos sigue sorprendiendo con sus misterios", dijo Ereditato. "El seminario de hoy tiene la intención de invitar a un escrutinio de la comunidad de física de partículas más amplio".

Los resultados se presentarán en un seminario en el CERN esta tarde a las 16:00 hora española. El seminario será transmitido en http://webcast.cern.ch.

El experimento OPERA observa un haz de neutrinos emitido desde el CERN a 730 kilómetros de distancia en Laboratorio Nacional de Gran Sasso (Italia). Fue inaugurado en 2006 con el objetivo principal de estudiar la transformación (oscilación) entre dos tipos de neutrinos (del muón y del tau), algo que se observó por primera vez en 2010.

Tras tres años de análisis, OPERA ha medido la velocidad de los neutrinos y ha encontrado que se propagan a una velocidad mayor que la luz. ¡Toma ya! Y además lo afirman con una confianza estadística de 6,1 sigmas (desviaciones típicas). ¡Toma ya! Premio Nobel en ciernes. ¿Cómo es posible? Los neutrinos violan la simetría CPT (que es equivalente a la invarianza Lorentz de la relatividad de Einstein) o, según algunas teorías de cuerdas, se propagan por las dimensiones extra del espacio tomando un atajo espaciotemporal, o el proceso de oscilación (cambio de identidad) de los neutrinos conlleva un proceso mecánico-cuántico desconocido que provoca que den un salto por efecto túnel hacia el pasado, o … (ideas hay muchas, pero todas muy exóticas). Sea cual sea la explicación, el experimento OPERA ha descubierto que los neutrinos son superlumínicos.

¿Es creíble este resultado? El experimento es muy complicado y tiene muchos elementos técnicos (análisis por GPS, sincronización de relojes atómicos y muchos otros detalles) en los que se pueden esconder errores sistemáticos. Los investigadores han afirmado en la conferencia del CERN de hoy que han tenido en cuenta todos los errores sistemáticos posibles, pero un escéptico tiene que dudar de un resultado que viola la relatividad de Einstein. La única opción posible es esperar a que otros experimentos confirmen o desmientan este resultado. Quizás MINOS, en el Fermilab, que ya descubrió un efecto similar (aunque con menos de 2 sigmas de confianza estadística) pueda aportar nuevos datos al respecto. Quizás otros experimentos se puedan adaptar para medir la velocidad de los neutrinos. Lo que está clara es que sin una verificación independiente es imposible ratificar este descubrimiento y que dicha verificación no es trivial, requerirá muchos años....[]

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Dario Autiero CNRS researcher in OPERA experiment

Interview de Antonio Ereditato de l'université de Bern porte-parole de l'expérience OPERA

"This result comes as a complete surprise," said OPERA spokesperson, Antonio Ereditato of the University of Bern. "After many months of studies and cross checks we have not found any instrumental effect that could explain the result of the measurement. While OPERA researchers will continue their studies, we are also looking forward to independent measurements to fully assess the nature of this observation."

http://public.web.cern.ch/public/

More information:

¿Neutrinos más rápidos que la luz?

El experimento OPERA detecta anomalías en la velocidad de desplazamiento de los neutrinos