Els neutrins i la velocitat de la llum

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.

12 comentaris

  • Einstein s.XXI

    03/10/2011 14:26

    VIVA CMC! La teoria muestra puntos intetresantes en el desarrollo cientifico actual.

    Firmado: futuro investigador

    PD: Hola ISAAC XD

  • Er Tuercas

    03/10/2011 14:18

    Saludos camaradas os escribo solo para expresar mi disconformidad con este articulo.
    EL MUNDO LO CREO DIOS ATEOS DE MIERDA!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  • ISAAAC XD

    03/10/2011 14:14

    ME GUSTA MUCHO, HOLA CLASEEE!!!

  • carolina benitez

    30/09/2011 13:42

    hola, som una al·lota de 1r de batxillerat i voldria saber més sobre el tema ja que no l’entenc gaire i a més és molt complex.
    t’agrairia que em contestassis el més aviat possible.
    Gràcies per adelantat.

  • Daniel Closa

    28/09/2011 19:14

    OCA. Ja veurem com acaba tot. però no é sgens fàcil fer coincidir els rellotges de suisssa i itàlia amb un error de menys de 10 nanosegons. Sospito que per aquí pot estar l’arel delproblema. O potser alguna indeterminació en el càclul de la distància. Però aquests errors semblen prou evidents com perque l’equip que hi treballa els hagi calculat.

    Santi. Mmmm no recordo. En ocasions es detecten galàxies amb moviments aparents superlumínics. Però te a veure amb la expansió de l’univers i no amb que realment es moguin més de pressa que la llum.

  • Santi Cosmos

    28/09/2011 10:08

    ¿No va sortir publicat l’any passat que varen rebre senyals de ràdio d’una galàxia 2 o 3 vegades més depressa que la velocitat de la llum?? Em sembla que encara ho està estudiant la NASA, no sabien si era un quassar o realment ones de ràdio..

    És realment interessant també, en sabeu alguna cosa?

  • OCA

    27/09/2011 11:01

    Veig que quasi tots doneu per fet l’error. Quina llàstima s’hi existeix tal error. De fet, i deixant a banda que la teoria de la relativiat, com dieu, tampoc s’hauria de llençar-la al riu, seria molt i molt emocionant tornar a començar de nou certs camins.
    En tot cas, i mirant-m’ho molt des de fora, si diueu el que diueu serà per alguna raó.

  • Daniel Closa

    27/09/2011 7:37

    Les dos coses són notables. La marca del desplaçament causat pel terratrèmol de l’Aquila és una bona anècdota indicativa de com de precises son les mesures. I això de treballar amb sis sigmes potser és habitual pels físics (jo pensava que en fèieu servir cinc).
    Segurament hi ha algun error en algun lloc. però d’entrada els paios ho han fet prou acurat tot.

  • Joan Codina

    26/09/2011 23:30

    És molt interessant una notícia d’aquestes (i la posterior reacció dels mitjans fa pena). M’he mirat l’article i hi ha coses molt interessants com el terratrèmol de l’Aquila i la deriva continental!! Al centímetre van aquella gent!

    I pel que fa als neutrins… doncs jo opto per alguna cosa que se’ls passa per alt als experimentals. Els neutrins són unes partícules molt poc conegudes que les anem definint a mesura que ens fallen els experiments. També s’ha de tenir en compte el 6 sigma que surt, això ja s’assembla als resultats que acostumem a treure els teòrics als laboratoris.

    I per experiments que hi hagi la Relativitat està establerta i té un camp magnífic d’aplicabilitat, com fins ara l’han tingut les lleis de Newton.

    Gràcies per l’enllaç Dan.

    PS. I ara a discutir i fer anar el llapis.

  • Daniel Closa

    26/09/2011 12:29

    Marc. En realitat, més que el fet que no es comportin com s’espera, el que trobo mé sinteressant de tot plegat és com exemplifica la manera de funcionar de la ciència. Tens raó en que sobint s’acusa als científics de dogmatics i d’estar tancats a idees noves, però la realitat és ben diferent.
    I tens raó en que la manera de generar els feixos de neutrins i de detectar-los pot tenir la clau del resultat. Seguirem esperant.

    Carquinyol. Que dius! Si vinguéssin d’Itàlia no fugirien més de pressa que la llum. Simplement farien un salt dimensional cap a un altre Univers! :-D

  • Carquinyol

    26/09/2011 10:09

    Realment jo també penso que tot plegat és una errada de mesura amagada ves a saber on, però això de que hagi una breu possibilitat que et digui que l’univers no és ben bé com pensaves sempre motiva.

    Ara bé, si l’experiment en comptes d’enviar neutrins cap a Itàlia s’enviesin ‘des de’ Itàlia sens dubte si que seria creïble, i és que qualsevol element de l’univers vol allunyar-se el més ràpid possible del sr. Berlusconi, fins i tot trencant les lleis més universals !!

    :P

  • Marc Figueras

    26/09/2011 9:30

    Daniel, dius “Però és un plaer veure com funciona el mètode científic: posant a proba una vegada i altre les teories acceptades.” Exacte! Més enllà de com acabi aquesta història, el que m’agrada és veure com tothom hi dóna voltes i s’ho mira del dret i del revés per veure si sí si no. I després alguns diuen que “la ciència és dogmàtica”.

    Pel que fa al tema, a l’article els autors sembla que ho tenen tot força controlat, però com diuen en anglès “the devil is in the details”, i sense ser especialista en el camp és difícil seguir els detalls. Jo, ara mateix, també apostaria per un error, o més aviat una mala interpretació estadística, ja que no mesuren neutrins individuals, sinó paquets de neutrins, i és aquesta la part més delicada.

    Em recorda una mica (tot i que és molt diferent) quan fa uns anys es van anunciar senyals hiperlumínics en determinats materials (vaja, llum que anava més depressa que la velocitat de la llum)… al final sí però no, perquè el resultat apareixia perquè enviaven molts polsos de llum i llavors entraven en joc conceptes més subtils com la velocitat de fase i la velocitat de grup de la llum… total, que sí, però no ben bé, perquè al capdavall no es podia enviar cap mena d’informació més depressa que la velocitat de la llum i és aixo el que compta.

    En fi, estarem a l’espera, a veure què passa :-D