Arxiu del dilluns, 26/09/2011

Els neutrins i la velocitat de la llum

dilluns, 26/09/2011

light_speed.jpg La primera notícia va ser una piulada al twitter. Deia “Detectades partícules movent-se més ràpid que la llum: CERN”, i l’enllaç a la nota de l’agencia Reuters. I de cop tots vam començar a sentir parlar de neutrins, relativitat, acceleradors, i de la muntanya del Gran Sasso. Però el cas és que la notícia és prou important com per demanar atenció. No sempre es viu el moment en que una teoria científica tan sòlida com la relativitat trontolla d’aquesta manera.

El tema és important perquè fins on sabem, d’acord amb la teoria de la relativitat i també d’acord amb els centenars de milers d’experiments i mesures fetes durant quasi un segle, no hi ha res que pugi anar més de pressa que la llum en el buit. La velocitat de la llum es considera una de les constants universals bàsiques. Si això no fos cert, caldria refer molts conceptes i teories de la física.

El responsables de tot són uns de neutrins generats pel “Super protó sincrotró” o SPS, un accelerador de partícules del CERN, que funciona des de l’any 1981 i que ara també es fa servir entre altres coses com a part del gran accelerador LHC. En aquest experiment volien estudiar unes propietats molt curioses dels neutrins, que canvien les seves característiques a mida que es desplacen. Els neutrins són unes de les partícules més difícils d’estudiar ja que gairebé no reaccionen amb res. Per exemple, el Sol n’està generant constantment i els que arriben a la Terra passen a través del planeta com si fos transparent.

Com que la matèria gairebé no els fa res, podien enviar feixos de neutrins des de el CERN fins un detector de neutrins que hi ha a Itàlia, sota la muntanya del Gran Sasso i que s’anomena OPERA. No és casualitat que estigui sota una muntanya. Per detectar neutrins cal moltíssima sensibilitat i paciència. Si el detector estigués a la superfície detectaria tota mena de radiacions i partícules provinents de l’espai. Posant-lo sota una muntanya, tot aquest soroll queda tapat i només hi arriben els neutrins.

Per això, el feix de neutrins que generaven al CERN els podien enviar en línia recta cap el detector italià passant per dins del planeta. La distància en línia recta entre les dues instal·lacions és de 730 km i l’error en la distància és de menys de 20 centímetres. El problema va saltar quan van analitzar les dades i van trobar que els neutrins arribaven una mica abans de l’esperat. Havien de trigar 2.4 mil·lèsimes de segon a fer el camí, però de fet trigaven 60 nanosegons (60 milmilonèssimes parts de segon) menys. Aquesta diferència indica que anaven més de pressa que la llum. I això no s’ho esperava ningú.

Naturalment van repetir la mesura. De fet porten tres anys amb això i han enviat 16.000 feixos de neutrins per tal de tenir prou dades com per comprovar i fer estadístiques fiables. Però sembla que els neutrins s’entesten a ignorar que no poden anar tant de pressa.

En aquests casos el primer que penses és que hi ha un error en algun lloc, en algun càlcul o en algun aparell. Els físics han anat buscant les causes possibles d’error, però el cas és que per ara no les han trobat. De  manera que han fet el que toca. Anunciar-ho i mostrar totes les dades per veure si algú descobreix l’error o l’explicació. Si teniu ganes d’entretenir-vos mirant l’article que han preparat el teniu aquí. Ja no parlen de les oscil·lacions dels neutrins sinó de com resoldre el trencaclosques de la velocitat. Tots els errors possibles que han descartat i les comprovacions que han fet. És notable la frase del final en la que afirmen que “deliberadament no intentem fer cap interpretació teòrica dels resultats”.

És a dir. Abans de creure-ho i interpretar-ho, això ho hem de mirar del dret i del revés. A més, amb aquestes dades altres equips hauran de fer experiments semblants per veure si surt el mateix. Si no detecten l’anomalia, suggerirà que hi ha algun error a l’experiment. Només si altres equips ho confirmen, caldrà tornar a agafar paper i llapis per bastir noves teories. De manera que els titulars anunciant la fi de la teoria de la relativitat, probablement han pecat de massa precipitats. Caldrà tenir una mica de paciència abans d’enterrar el llegat d’Einstein. No recorden que “la paciència és la mare de la ciència”?

Quan es mira les opinions de la comunitat científica es detecta la impressió que probablement hi ha un error en algun lloc. Però també que l’equip del CERN ha fet una bona feina buscant l’error i que el treball és sòlid. Podem dir que tenen el cor dividit entre l’escepticisme i l’excitació. Escepticisme perquè, com es diu moltes vegades, “afirmacions extraordinàries requereixen proves extraordinàries”. No tirarem a les escombraries la relativitat només per un únic experiment. Però excitació perquè si es confirmés s’obriria un nou futur per la física i la manera com entenem l’Univers.

La veritat és que si hagués de jugar-hi diners, jo apostaria per l’error experimental. Hem detectat neutrins provinents d’estrelles llunyanes i sempre han anat a la velocitat correcta. Però és un plaer veure com funciona el mètode científic: posant a proba una vegada i altre les teories acceptades.