¿Nueva revolución en la ciencia?

De ser cierta esta teoría, los axiomas de Albert Einstein serían refutados o superados en todo o en parte. No obstante, como las revoluciones científicas, más que romper, continúan las teorías verificadas anteriormente, los especialistas sugieren cautela y mayor experimentación antes de aceptar los nuevos supuestos. En esta edición publicamos la opinión de un científico perteneciente a una reconocida institución mendocina y otra opinión aparecida en The New York Times.

En estos días ha aparecido en los medios una noticia sobre un experimento realizado en el CERN (Centro Europeo de Investigaciones Nucleares) que cuestionaría seriamente la teoría de la relatividad de Einstein. El objetivo de esta nota es clarificar un poco el tema y recomendar cautela y paciencia hasta tanto otros grupos puedan repetir los experimentos.

Comencemos con un poco de historia. En 1905 Einstein propuso su teoría de la relatividad, que significó un cambio conceptual profundo en la comprensión del espacio y el tiempo y que también mostró la equivalencia entre materia y energía, lo que condujo al desarrollo de la energía nuclear.

Un postulado central en la teoría es que la velocidad de la luz es la máxima posible. A partir de esa afirmación en apariencia tan sencilla se monta todo el edificio relativista, y por lo tanto cuestionarla implica hacer tambalear a toda la teoría.

Ahora tenemos que decir algo sobre los neutrinos. Se trata de unas partículas subatómicas, esto es de un tamaño muchísimo menor que el de los átomos y que se producen en ciertas reacciones nucleares. Tienen características bastante extrañas: su masa es casi nula, se mueven a la velocidad de la luz e interactúan muy débilmente con la materia ordinaria.

Cada segundo la Tierra es bombardeada por cantidades inimaginables de neutrinos provenientes del Sol y la enorme mayoría de ellos atraviesan nuestro planeta y nuestros cuerpos como si fueran transparentes. Sólo una pequeñísima fracción de esos neutrinos produce reacciones nucleares muy específicas que permiten detectar su paso. Y esto es algo que hay que remarcar: detectar neutrinos es muy difícil.

Veamos ahora los experimentos recientes, que han arrojado resultados sorprendentes. Esas experiencias tienen por objeto determinar cuidadosamente la velocidad y masa de los neutrinos, cantidades estas que han despertado controversias dentro de la comunidad científica.

Hay que aclarar que sólo tres grupos en el mundo están en condiciones de realizar estas mediciones. Uno de ellos es OPERA, centrado en el CERN en Ginebra; el otro es MINOS, que funciona en Fermilab, cerca de Chicago, y el tercero es un grupo que trabaja en Japón.

Las primeras mediciones de velocidad de los neutrinos fueron hechas en los ’80 y estaban dentro de lo previsto, pero en el 2007 el grupo MINOS encontró algunos neutrinos que parecían moverse a velocidades ligeramente mayores que la de la luz, mas la evidencia era tan débil que desecharon esos resultados (y por eso tal vez perdieron el Premio Nobel).

Llegamos así a setiembre de 2011, cuando el grupo europeo OPERA anuncia haber detectado unos 15.000 eventos de neutrinos que se mueven a una velocidad que es un 0,002% mayor a la de la luz.

Y aquí empieza el problema. Si bien son relativamente pocos los eventos detectados, en términos estadísticos es un número bastante confiable y no se pueden desechar sin más. Y si esos resultados son ciertos, el postulado central de la teoría de la relatividad quedaría refutado.
¿Einstein se equivocó? No. Y eso hay que mirarlo desde dos perspectivas diferentes.

Por una parte, para que un experimento sea aceptado como evidencia científica tiene que ser repetido. Los resultados han sido reportados por el grupo europeo, que es el que tiene el mejor instrumental, pero la experiencia debe ser llevada a cabo por otro grupo independiente, y ese es la colaboración MINOS.

Lo ideal sería que también los japoneses lo repitieran, pero sus equipos fueron afectados por el terremoto del 11 de marzo y no están plenamente operativos. Los europeos realizaron su experiencia entre el CERN (Ginebra), donde produjeron los neutrinos, y un laboratorio en el Gran Sasso (Italia), donde fueron detectados. Los norteamericanos pueden generar neutrinos en gran cantidad en Fermilab, cerca de Chicago, y detectarlos en Minnesota.

 El instrumental del grupo MINOS es menos sensible que el europeo, por lo que tendrán que agudizar el ingenio para mejorarlo en pocas semanas o meses. Además, como se dijo antes, detectar neutrinos no es fácil, y por eso hay que realizar la experiencia con mucho cuidado. Y mientras este nuevo experimento no se lleve a cabo, no se puede dar por probado que los neutrinos se muevan a una velocidad superior a la de la luz.

Por otro lado, aunque se probara que existen partículas que se mueven más rápido que la luz eso no invalidaría la contribución de Einstein, sino que mostraría que tiene un rango de validez limitado. Y esa es la forma usual en que se produce el avance del conocimiento científico.

La física de Newton demostró ser incapaz de explicar ciertos experimentos, y por eso fue necesario introducir la teoría de Einstein, que contiene a la física newtoniana como un caso límite. Sólo en ciertas circunstancias especiales se pone de manifiesto el carácter aproximado de la física de Newton, y entonces hay que recurrir a Einstein.

Si se comprobara que los neutrinos se mueven más rápido que la luz, sería necesario desarrollar una nueva teoría que contenga en su interior a la relatividad de Einstein. Es decir, habría que buscar una teoría superadora pero de ninguna manera desechar las anteriores.

La nueva teoría debería contener a la relatividad como un caso límite, de la misma manera que esta última contiene a la física newtoniana. La física de Einstein seguiría teniendo validez pero bajo ciertas circunstancias muy singulares se manifestaría su carácter aproximado y habría que recurrir a la nueva teoría.

Resumiendo, hay que tener paciencia y esperar que alguien repita los experimentos del grupo europeo. Y si los resultados se comprobaran, entonces los físicos tendremos que buscar la forma de generalizar la teoría de Einstein, pero de ninguna manera desecharla.

El progreso científico se consigue subiéndose a los hombros de los gigantes, no abandonándolos.

Más rápido que la luz

Por Geoff Brumfiel - Nature News - © 2011

Un experimento italiano ha develado evidencia de que partículas básicas conocidas como neutrinos pueden viajar más rápidamente que la luz. Otros investigadores se muestran cautelosos con el resultado, pero de soportar mayor escrutinio, el descubrimiento echaría abajo la regla más fundamental de la Física moderna: que nada viaja más rápido que 299.792.458 metros por segundo.

El experimento se llama Proyecto de Oscilación con Aparatos de Seguimiento de Emulsión (OPERA, por sus siglas en inglés) y se encuentra enterrado a 1.400 metros en el Laboratorio Nacional de Gran Sasso, en Italia. Está diseñado para estudiar un haz de neutrinos proveniente del CERN, el principal laboratorio de física de alta energía de Europa, situado a 730 kilómetros, cerca de Ginebra, Suiza.

Los neutrinos son partículas básicas eléctricamente neutras, raras veces interactúan con otra materia y su masa es pequeña y tiende a desaparecer. Pero están por todos lados, el Sol produce tantos neutrinos como consecuencia de reacciones nucleares que miles de millones pasan frente a sus ojos cada segundo.

El detector de OPERA, de 1.800 toneladas, es una compleja gama de equipos electrónicos y placas de emulsión fotográfica, pero el resultado reciente es simple: los neutrinos llegan 60 nanosegundos más rápidamente que lo que permite la velocidad de la luz.

"'Estamos impactados", dijo Antonio Ereditato, físico de la Universidad de Bern, Suiza, y vocero de OPERA.

Rompiendo la ley

La idea de que nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío es la piedra angular de la teoría especial de la relatividad de Albert Einstein, que en sí misma es la base de la física moderna. Si los neutrinos viajan más rápido que la velocidad de la luz, entonces se invalidaría uno de los supuestos más fundamentales de la ciencia: que las leyes de la física son iguales para todos los observadores.

"De ser cierto, entonces es verdaderamente extraordinario", dice John Ellis, físico teórico del CERN. Ereditato dijo estar tan confiado en el resultado que lo hizo público. Los investigadores afirman haber medido el viaje de 730 kilómetros entre el CERN y su detector con un margen de 20 centímetros. Pueden medir el tiempo del viaje en menos de 10 nanosegundos, y han visto este efecto en más de 16.000 eventos calibrados durante los últimos dos años.

Dado todo lo anterior, creen que el resultado tiene un nivel de significancia de seis sigmas, forma utilizada por los físicos para decir que es absolutamente correcto.

Por lo menos otro experimento ya ha registrado un efecto similar, aunque con un nivel de confianza mucho menor. En 2007, el Inyector Principal de Búsqueda de Oscilación de Neutrinos (MINOS, por sus siglas en inglés), un experimento localizado en Minnesota, encontró que neutrinos provenientes del centro de física de partículas Fermilab, en Illinois, llegaban ligeramente antes de lo programado.

En ese entonces, el equipo del MINOS desestimó el resultado, debido en parte a que había demasiada incertidumbre sobre la posición exacta del detector como para estar seguros de su importancia, dice Jenny Thomas, vocera del experimento. Thomas afirma que el MINOS ya planeaba experimentos de seguimiento más precisos antes que OPERA diera a conocer su resultado. "Espero que los podamos poner en marcha y hacer una medición en uno o dos años", señala.

Duda razonable

Si MINOS confirmara el descubrimiento de OPERA, las consecuencias serían enormes. '"Si descartamos la velocidad de la luz, entonces se viene abajo la construcción de la relatividad especial", afirma Antonino Zichichi, físico teórico y profesor emérito de la Universidad de Bolonia, Italia.

Zichichi especula que los neutrinos "súper luminales" detectados por OPERA podrían estar deslizándose por otras dimensiones espaciales, tal como lo predice la teoría de cuerdas, entre otras.

Ellis, empero, sigue mostrándose escéptico. Muchos experimentos ya han buscado partículas que viajen más rápido que la velocidad de la luz y se han quedado con las manos vacías, opina.
Para OPERA es más problemático un análisis independiente de una pulsación de neutrinos de una supernova cercana conocida como 1987a. Si las velocidades registradas por OPERA fueran alcanzables por todos los neutrinos, entonces la pulsación de la supernova hubiera llegado años antes que el destello de luz de la explosión de la estrella; en cambio, llegaron con horas de diferencia. "Es difícil reconciliarlo con lo que OPERA está viendo", subraya Ellis.

Ereditato acepta el escepticismo de los demás, pero señala que los investigadores no han podido encontrar otra explicación para su notable resultado. ''Cuando estás en estas condiciones, tienes que recurrir a la comunidad’', agrega.