Einstein no se equivocó (por ahora)
La pasada semana la revista Nature se preguntaba si se había tratado de una épica metedura de pata o de una demostración ejemplar de la meticulosidad con la que trabaja la ciencia. Se refería al experimento OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) cuyos resultados, firmados por 160 científicos y conocidos el pasado 23 de septiembre, indicaban la existencia de neutrinos que podían viajar a mayor velocidad que la luz.
EINSTEIN
Los humanos, desde siempre hemos reflexionado sobre la luz y su posible movimiento. Acertadamente el filósofo Empédocles (h.495/490 a.C. - h.435/430 a.C.) pensaba que la luz era algo en movimiento y que, por ello, para recorrer un trayecto debería transcurrir algún tiempo. Sin embargo Aristóteles (384 a.C – 322 a.C) consideraba que la luz no estaba sujeta al movimiento, y para Herón de Alejandría la velocidad de la luz debía ser infinita, pensando que era emitida por nuestros ojos y que cuando los abrimos, objetos tan distantes como las estrellas aparecen inmediatamente.
Dejando aparte historias pasadas, fue el genial Albert Einstein, en el año 1905, quien situó como uno de los pilares de su Teoría de la Relatividad, que el movimiento de ningún cuerpo podía superar el límite de los 299.792,458 kilómetros que cada segundo recorre la luz en el vacío, cifra representada con la letra c, sinónimo de la constante de Einstein. Por ello, “Einstein se equivocó”, “Revolución en la Física”, fueron algunos de los titulares más llamativos con los que los medios de comunicación se hicieron eco de la noticia de la posibilidad de que algunos neutrinos rebasasen la velocidad de la luz.
La teoría de la relatividad, formulada por Einstein para intentar resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo, en realidad comprende dos teorías: la de la relatividad general y la de la relatividad especial. Esta última parte de la base de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los sistemas de referencia inerciales y de las consecuencias del principio de relatividad de Galileo, según el cual cualquier experimentación realizada en un sistema de referencia inercial se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial.
NEUTRINOS
Los neutrinos son unas partículas fundamentales, eléctricamente neutras, de una masa pequeñísima y que prácticamente no interactúan con la materia. El sol produce inmensa cantidad de neutrinos como subproducto de las reacciones nucleares de modo que muchos miles de millones de ellos pasan, por ejemplo, a través de nuestros ojos cada segundo.
El proyecto OPERA del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) de Ginebra, ubicado en las afueras de Ginebra, se realiza en colaboración con su laboratorio Nacional del Gran Sasso, situado a 1.400 metros bajo tierra, en Italia, y está diseñado para estudiar el viaje de 730 km desde Ginebra hasta el Gran Sasso de un haz de neutrinos tau derivados de la transmutación de neutrinos muon.
En el detector del Gran Sasso la interacción de los electrones tau da lugar a leptones tau que se “cazarían” con sus 150.000 briquetas fabricadas con múltiples capas formadas de emulsiones fotográficas intercaladas con placas de plomo. Los resultados eran el fruto de tres años de esfuerzos de muchos científicos recopilando datos, con más de 15.000 neutrinos observados. El margen de error máximo en el viaje realizado por los neutrinos, de una duración aproximada de 3 milisegundos, fue estimado en menos de 10 milmillonésimas de segundo. Para garantizar la exactitud de los resultados se tuvieron en cuenta el recalibrado de los instrumentos de medidas realizado por los mejores expertos independientes, la verificación de los datos topográficos del túnel de partículas e incluso la deriva de los continentes y el devastador seísmo ocurrido en L’Aquila. Los científicos internacionales escrutaron los datos en busca del más mínimo fallo pero el resultado era invariable: los neutrinos parecían haber viajado más deprisa que la luz, a 300.006 kilómetros por segundo, tardando en recorrer el trayecto 60 nanosegundos menos que un haz de luz. Por ello, el portavoz del proyecto Opera, Antonio Ereditato, un físico italiano, decía “Estamos conmovidos”. Sin embargo, la posición de los científicos participantes también era de cautela, insistiendo en la necesidad de confirmar los resultados.
Pronto, en el mismo repositorio (arxiv.org) en línea en el que se publicó el artículo original aparecieron más de 20 artículos relacionados con la medida, muchos de ellos críticos, incluyendo uno firmado, entre otros, por el Nobel de Física Sheldon Lee Glashow argumentando que si los neutrinos superasen la velocidad de la luz en el vacío deberían perder energía de manera muy rápida. Muchos físicos estaban de acuerdo con que los resultados de Opera acabarían por explicarse “en términos de un error sistémico” como afirmaba el director del Grupo de Física de Neutrinos del Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de Valencia, Juan José Gómez Cadenas, nacido en Cartagena, uno de los principales expertos españoles en neutrinos y que previamente ha trabajado en el CERN. Así, en octubre del pasado año otro experimento de Gran Sasso, con el detector ICARUS, más preciso que el OPERA, aclaraba que los haces de neutrinos llegaban con la misma energía que salían desde el CERN, lo cual, de acuerdo con el argumento del Nobel Glashow, significaba que no podían viajar más rápidos que la luz.
CAUSAS
El 28 del pasado mes de febrero una nota oficial del proyecto OPERA indicaba que tras exhaustivos estudios habían encontrado dos posibles motivos de imprecisiones en los resultados.
El primero de ellos estaba relacionado con una conexión defectuosa en el punto en el que la luz de una fibra óptica llevaba una señal sincronizadora GPS al reloj controlador maestro. Este fallo podría haber retrasado la señal del GPS haciendo que el reloj controlador funcionase más lento, lo que se traduciría en que el tiempo de viaje de los neutrinos pareciese menor del real. El fallo era difícil de detectar y tuvieron que hacer infinidad de determinaciones para descubrirlo.
El segundo de los errores era de signo contrario y afectaba a un oscilador del reloj maestro que funcionaba más rápido de lo debido. En este caso el efecto sería hacer parecer más largo el tiempo del viaje de los neutrinos.
¿Cuál fue la magnitud de cada uno de esos efectos y cómo influyeron en los resultados finales?. Todavía no lo saben. Lo están investigando. El equipo OPERA espera poder corregirlos para repetir nuevamente el experimento, posiblemente dentro de este mismo mes de marzo. Para ello están siendo consideradas dos sistemas independientes de comprobación, contando con la colaboración del denominado experimento T2K de Japón y del norteamericano MINOS. En resumen, en el OPERA ha ocurrido un error honesto, ejemplo que avala la necesidad de una escrupulosidad extrema antes de que cualquier resultado de una investigación sea publicado además de reafirmar que, en la ciencia, cualquier error o fallo termina descubriéndose.