Neutrinos superlumínicos en las III jornadas CPAN

Por Francisco R. Villatoro, el 5 noviembre, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 23

Me dijeron que no hay ningún español en la colaboración OPERA, por lo que en las III Jornadas CPAN, celebradas en Barcelona, no hubo ninguna charla específica sobre este experimento. Por fortuna, Federico Sánchez en su charla sobre el experimento japonés T2K incluyó una transparencia al respecto. El comunicado oficial de T2K afirma que no pueden realizar una verificación (o refutación) definitiva del resultado de OPERA sobre la velocidad de los neutrinos. Hay tres  problemas: la distancia entre Tokai y Kamioka es de solo 300 km (en lugar de los 730 km entre el CERN y Gran Sasso); la energía de sus neutrinos es menor de 10 GeV (de hecho de unos 0,6 GeV), en lugar de los de OPERA que tienen energías mayores de 20 GeV; y además la precisión de la medida mediante GPS de los instantes de llegada de los neutrinos en T2K se estima en unos 100 ns (cuando en OPERA es de unos dos nanosegundos). Por lo tanto no se puede esperar que ni a corto ni a medio plazo T2K logre verificar o refutar a OPERA. La charla de Federico Sánchez (IFAE) se titula «Measuring theta13 with T2K and Double Chooz,» III Jornadas CPAN, 4 nov. 2011 (slides). Más sobre T2K en la charla de Claudio Giganti (IFAE), «Recent results from T2K,» III Jornadas CPAN, 2 nov. 2011 (slides).

A título privado comenté la noticia de los neutrinos superlumínicos con bastante gente y observé que la mayoría no le da la menor importancia, como si asumieran que hay un error sistemático en el experimento y que no merece la pena preocuparse más por dicho resultado. Cada uno trabaja al 200% en sus propios problemas y no tiene tiempo de preocuparse por noticias mediatizadas por otras colaboraciones. La verdad, me sorprendió bastante este tipo de respuesta.



23 Comentarios

  1. Con respecto al último parrafo; me llama la atención, que siendo los científicos personas de gran capacidad intelectual, cometan el mismo error una y otra vez desde que la ciencia es ciencia. Con esto me refiero a que siempre se desestiman los resultados y/o teorias que suelen ser los más revolucionarios (la tierra si es redonda, las especies evolucionan, la corteza terrestre esta constituida por placas móviles, etc.). Prefieren quedarse en el cuadrado comodo y seguro de lo que ya se conoce. ¿Porque?, por miedo evidentemente, el humano teme todo lo que no conoce. Sobre todo si el nuevo conocimiento le implica reinventar su manera de ver el mundo.

    Saludos! y no te asombres por estas actitudes, estubieron-están-estarán!!

    1. Yo mas bien diria que todo eso fué por falta de pruebas en el momento, recordemos que sin ellas la ciencia no es nada mas que especulación. Aunque en el caso de la Tierra redonda ni siquiera existia la ciencia como la conocemos hoy, en realidad si que fué aceptada desde la antigüedad.

    2. Santiago, creo que estás completamente equivocado. No hay una disciplina humana más abierta a cambiar sus verdades que la ciencia, siempre que las evidencias existan. Quizás no alcances a entender por qué los resultados de OPERA tienen tan escasas posibilidades de ser ciertos. Las grandes afirmaciones requieren grandes evidencias, y por el momento no las hay. Fue invitada gente de OPERA a contar sus resultados y se rehusaron a hacerlo.

  2. Esperemos que no ocurra lo mismo que en el caso de la capa de ozono. Los datos iniciales del problema fueron despreciados, asumiendo que eran equivocados. Sería lamentable.

  3. «la mayoría no le da la menor importancia,…………………….»

    http://www.elespectador.com/impreso/vivir/articulo-306407-mas-rapido-velocidad-de-luz

    Sin embargo en el propio laboratorio tengo entendido que andan a tortas desde el primer día. Ante el hallazgo, algunos científicos del equipo se opusieron a que fueran expuestos al mundo científico antes de nuevas revisiones. Incluso algunos senior se negaron a firmar los comunicados.

    http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Tension/desacuerdo/fisicos/experimento/neutrinos/elpepusoc/20111012elpepusoc_16/Tes

    Por otra parte, en estos momentos hay quien anda en ese mismo laboratorio por las nubes, encandilado con la magnífica velocidad de los neutrinos, y olvidando el cometido del proyecto OPERA: las oscilaciones de muones.

  4. Vaya, no esperaba que estuvieran tan limitados con la precisión de la medida de tiempos. De todas formas, es cuestión de un año y tendremos muchas piezas que encajar. La anomalía de OPERA puede ser al final algo como la anomalía Pioneer, quizás explicado por Física estándar, o ser algo nuevo. El asunto es que la gente fuerza sus teorías a adaptarse a los resultados experimentales, cuando se puede, en vez de dejar que los experimentos digan la última palabra, cuando sean estadísticamente significativos.
    En un año o menos tendremos: confirmación o no de los resultados de la superluminalidad de los neutrinos ( escepticismo es siempre bueno a hacer una afirmación que luego sea refutada fácilmente con un experimento), la existencia o no del bosón de Higgs a baja energía (114-144 GeV), la confirmación o no de Planck de las medidas de los parámetros cosmológicos ( quiero pensar que si han dado al Nobel este año a los descubridores de la expansión «positivamente» acelerada -la gravedad normal sólo predice deceleración tras la expansión y la fase inflacionaria, es porque los datos que ya deben estar preliminares muestran que WMAP, SNova-A team etc están en lo cierto y la constante cosmológica o algo similar domina la fase actual de expansión cósmica). No nos vamos a aburrir, independientemente de qué le pase a mi vida profesional tras la tesina y Máster acabado.

    Por cierto, sobre la superluminalidad, algunos artículos son muy poco serios con los taquiones. De hecho, la hipótesis taquiónica del neutrino no se sostiene a nivel cuantitativo como ha probado un reciente paper de Pavsic. En cambio, hay extensiones de la relatividad especial que incluyen dimensiones temporales múltiples ( no de género espacio) que podrían explicar el resultado de forma sencilla. Por supuesto, tales teorías son ahora casi anatema y, generalmente, se dice que no son consistentes con los resultados empíricos. Sin embargo, las teorías con tiempos múltiples, aunque aparentemente parecen ser un sinsentido ya que conducen a efectos físicos rarísimos como la violación de la conservación de la energía a nivel de espacio de Minkovski ( curioso, algo similar pasa con las dimensiones extra espaciales y no son criticadas tanto), la producción de procesos de decay generalmente imposibles en física ordinaria, la invisibilidad de ciertas interacciones, etc. Los papers más antiguos de este tipo de extensiones se deben a Kalitzin, Barashenkov y más recientemente Melnikov y colaboradores. Otras relatividades extendidas se deben a C.C y Pavsic, la fringe theory de L.Nottale ( la relatividad de escala), la finslerian relativity de Bogoslovski ( estudiadas también actualmente por varios investigadores como alternativa o extensión a la relatividad general), Born phase-space relativity ( también estudiada por C.C.), very special relativity ( modificación finsleriana de la relatividad especial), y los modelos de «deformed» relativity tratados por Smolin y tantos otros (DSRI y DSRII, TSR). Nota: DSR=Doubly Special Relativity, TSR=Triple Special Relativity. También hay una propuesta exótica de incluir la constante cosmológica en la cinemática relativista, en lo que se denomina generalmente deSitter Relativity. Son modelos todos sumamente interesantes, y si OPERA es realmente algo nuevo, y digo SI condicional, alguna/s de estas variantes debería poder explicarlo razonablemente.

    El que no haya gente específica dedicada a estudiar la anomalía de OPERA se debe a:1)Las ocupaciones y preocupaciones principales de científicos, investigadores, becarios. 2) Una anomalía es algo excepcional, y a no ser que sea significativa y haya sido reproducida por al menos un equipo independiente no es algo que pueda dar dinero, fama/prestigio o repercusión mediática ( generalmente las anomalías son explicadas por variaciones adecuadas de las teorías en boga o bien por las propias teorías establecidas, cuando no es un efecto sistemático «olvidado»).

  5. Interesante actualización.
    Sobre la poca importancia que muchos dan al anuncio, recuerdo que la semana que esto se hizo público un profesor retirado (con trayectoria en física de partículas desde los años 60s) me dijo lo siguiente:

    «te invito a ver una reacción clásica que he visto los últimos 50 años ante este tipo de anuncios en física, verás que hay 3 clases de físicos: los ‘físicos descuidados’ que hacen cálculos a la rápida sólo para figurar pre-prints de pésima calidad que nunca pasarán el peer review y nunca verán la luz del día como un paper publicado en un journal respetado, esta gente usualmente escribirá más de un paper sobre el tema en un par de meses o incluso semanas. También veremos que están los ‘físicos decentes’, esos que abordarán la idea y escribirán los pocos papers decentes sobre el tema. Finalmente están los ‘físicos respetables’, estos buenos físicos no dejan sus investigaciones de lado para seguir a la masa jugando con un nuevo resultado, a menos que el resultado sea muy robusto. Los buenos investigadores (del área) verán cómo incluir estos resultados en sus propias investigaciones pero nunca dejarán sus proyectos de lado para seguir al rebaño. No verás a Weinberg o Arkani-Hamed escribiendo sobre esto a menos que se confirme, pero sí verás a otros que prefiero no mencionar».

    Esta reflexión me ha parecido muy interesante ya que es justamente lo que ha pasado en estas semanas desde el anuncio de OPERA.

    1. Muy de acuerdo. Eso de que salga un resultado, y tratar de que la teoría de alguien particular lo cuadre, pues no es la forma de hacer Física. Y más cuando aún es solamente una anomalía sin confirmar y sobre la que se tienen respetables dudas. Y algo de lo que se duda, no se puede calificar todavía de conocimiento asentado y establecido.

  6. Tom, han utilizado el sistema de GPS comercial (no el militar que sigue en manos de la OTAN, o si prefieres de EE.UU.).

    La verdad es que la diferencia para los resultados de OPERA es muy pequeña. El gran problema en OPERA es que el GPS sincroniza en la superficie de la tierra y los experimentos son subterráneos, tanto CNGS como Gran Sasso. La sincronización con fibra óptica entre la superficie y la instalación bajo tierra es la mayor responsable del error de sincronización en el experimento OPERA. Usar el GPS militar no hubiera ayudado casi en nada.

    1. Javier, perdona, pero no es verdad que sea «posible tener los receptores GPS en superficie y comunicar con la estación subterránea el tiempo y distancia instantáneo.» Lo siento, pero no hay nada instantáneo. Los fotones en el vacío se mueven a la velocidad de la luz y los fotones en una fibra óptica a un 1/1.52*100 = 66% de dicha velocidad.

      Tampoco es verdad que «Una resolución de menos de 1 nseg es conseguible con tarjetitas ethernet de fibra óptica de las que vendían en PC-City.» La luz en el vacío recorre en 1 ns una distancia de 30 cm (y en una fibra óptica aún menos). Medir tiempos de 1 ns en una fibra óptica en una distancia de unos kilómetros no es posible con una «tarjetita ethernet» (aunque tú «Ahí no veas la más mínima pega»).

      La sincronización en OPERA ha requerido dos tesis doctorales (o sea muchos años de investigación). No hay que despreciar el trabajo de los demás tan a la ligera.

  7. Mira que yo tengo poca idea de física, pero, con frases como «podemos afirmar con absoluta seguridad que» te descubres. Ningún científico diría eso, porque no existe la absoluta seguridad machote.

    Y yo diría (sin saber mucho del tema) que a lo mejor no has contado la dilatación temporal que sufren los muones cuando viajan a velocidades cercanas a la luz. Puede que la vida media de un muón sea de 2.2*10^-6 s, pero eso será según su propio tiempo, que va mucho más lento que el nuestro.

  8. Es interesante, ¿no?, la paradoja de los gemelos es la gran cagada de la relatividad especial. Pero la oración requiere ser extendida mediante argumentos porque la verdad no he podido entenderla

  9. Soy Federico Sanchez, la persona que habló de los neutrinos en la reunión del CPAN. Quiero puntualizar varias cosas de lo que se ha dicho aqui:

    1) T2K ha empezado a evaluar la posibilidad de medir este fenómeno, pero no es evidente que se pueda ni apoyar ni refutar el resultado de Opera por las razones que se dan en la transparencia: distancia y energía. Pero aún así el experimento ha formado un grupo de trabajo para intentarlo, resultados pueden estar en un año o dos años.

    2) El experimento Minos realizará esta medida en el laboratorio FNAL (ya hay una previa con un error grande), en los próximos meses.

    3) Opera ha cambiado la manera de agrupar los neutrinos en el tiempo para mejorar la sensitividad de la medida y reducir algunos de los posibles errores de la misma. Esto puede ayudar a clarificar la situación.

    4) La comunidad está muy excitada por este resultado, pero es también muy cautelosa. El problema radica en que se han realizado muchas medidas en el pasado que no son compatibles con la medida de Opera. También, los experimentales hemos chocado con una publicación que no justifica muchos de los métodos, medidas y errores haciendo muy difícil su aceptación.

    5) Ya ha habido varias publicaciones teóricas mostrando que este fenómeno no se puede explicar con una simple extensión del modelo actual, lo que hay que evaluar es si hay hueco para una teoría que mantenga la validez de medidas anteriores.

    6) Sigue existiendo un problema fundamental y es que en la SN1987 los neutrinos viajaron a la misma velocidad que la luz: es por la energía de los mismos (1000 inferior a la de Opera) o porque viajan en el vacio y no en la materia como los de Opera. Cualquier modelo debe de mantener estos resultados contradictorios.

    7) Es muy difícil que un solo experimento, y mas si es tan complejo como OPERA, pueda establecer esta medida por si misma. El problema es que no hay otro experimento en el mundo que funcione a esas energías y con esa distancia de vuelo…

    1. Estoy totalmente de acuerdo, por eso me extraña que se ataque aunque de forma suave la pasividad de la comunidad científica. La noticia se ha recibido con excitación y mesura, son noticias importantes que estan haciendo 2011 el «annus mirabillis» de los neutrinos: T2K midio una oscilacion no vista hasta la fecha y Double Chooz lo acaba de corroborar aunque con menos precision.

      Mientras tanto, la maquinaria se ha puesto en marcha tanto en Opera como en experimentos similares como MINOS y T2K pare realizar la medida. Opera ya está mirando neutrinos con una distribución temporal distinta, lo que ha sido uno de los posibles errores que se han sugerido. Reducir la energía es casi imposible, pero el espectro de energía de los neutrinos es amplio, en Opera tienen desde unos pocos GeV ( 1 GeV ~ masa del proton) hasta 40 GeV. Es un primer paso, y estoy seguro que volveran a ver la sincronizacion de los relojes y los retardos en la electronica y señales desde el momento de interaccion del neutrino y el reloj de referencia (aun no tengo información a este respecto). T2K por ejemplo mirará la dependencia con la energia ( de 1/2 GeV a 10 Gev) en el tiempo de llegada de los neutrinos (estas medidas relativas son mas simples y con menos errores que las absolutas de Opera) y es posible que haya resultados en unos pocos meses.

      La teoría puede ayudar enlazando esta medida con otras hechas con anterioridad y ver si hay espacio para estas correcciones manteniendo la validez de los muchos (muchisimos) resultados experimentales anteriores, por ejemplo el papel de Glashow o algunos en los que descartan la velocidad de grupo como soluciones. El problema es que los teoricos siempre tienen teorias y aqui se valora el primero que lo dice aunque al final el 99.9% de estas teorías terminan por ser falsas, pero la ciencia valora los aciertos y no penaliza los errores. Esto se puede ver facilmente en la historia de grandes cientificos: Dirac, Einstein, etc …. todos cometieron errores.

      Por desgracia, la dependencia en energía no es la unica posible explicación. Los neutrinos de la SN viajaron en el vacio cuando los de Opera lo hicieron en materia muy densa, y nosotros sabemos que los neutrinos alteran las fases de las ondas de propagación en estos casos. Esta es la explicación de la oscilacion de los neutrinos del sol….

      Estos experimentos son caros y complicados y con tantas opciones y alternativas, me temo que la medida de Opera puede sobrevivir con algunas asunciones razonables….o en otras palabras, OPERA tiene la ultima palabra en esta medida por mucho (mucho) tiempo.

  10. PARA ZONTKIN, JAVIER, PLANCK Y COMPAÑIA:

    Si lo que quereis es debatir vuestros asuntos, no estaria nada mal que os dieseis vuestros correos mutuamente y alli podreis discutir indefinidamente todo lo que querais. Este es un foro para comentar, preguntar y debatir, no para ensanzarse en un bucle sin sentido, amén de que lo único que estais demostrando es vuestra ignorancia y falta de respeto mutuamente, que no es agradable a la vista de la mayoría.

    Gracias

    1. Estoy de acuerdo contigo, yo tambien me enzarze una única y última vez por estos lares. Pero los ignorantes que ignoran que lo son, no se pueden cambiar.

  11. Segundo, ¿ha observado alguien alguna vez un muón en reposo?

    muchas veces, una fraccion de los muones cosmicos se paran en los detectores y se desintegran en nuetrinos y electrones (Michel electrons). Es una practica de laboratorio en muchas universidades. Es de hecho la manera tracicional de medir la vida media de los muones.

    1. » Eso implicaría que los muones tienen un marco de referencia preferido en el que desintegrarse en reposo. »

      No, los muones se desintegran siempre en reposo desde el marco de referencia del muon.

      » Pero, todos sabemos que según la relatividad especial no deben existir marcos preferidos. »

      Correcto, nosotros veremos un tiempo medio de desintegración dependiendo si nos movemos en el marco de referencia del muon (tiempo propio) o uno que se mueve a una velocidad con respecto del muon (dilación).

      » De hecho, con tu frase tan ambigua te has cargado la relativdad especial de un plumazo. »

      ¿ Que frase he dicho para cargarme la relatividad especial ?.

      De hecho lo que digo precisamente demuestra la relatividad especial: tiempo propio != tiempo medido desde sistemas re referencia inerciales, y además con la medida del factor gamma de dilación. ( t = gamma t_0 ).

      » Pregunto, ¿me puedes decir en qué marco de referencia prefiere desintegrarse un muón?, »

      El muon no decide ni prefiere, se desintegra,….. la descripción se hace en el sistema inercial en el que la velocidad del muon es nula por simplicidad.

      » ¿cuando se detecta un muón, es seguro que estaba en reposo? »

      El muon siempre esta en reposo en su propio sistema inercial. Cuando lo medimos en el laboratorio, están esencialmente parados aunque los hay que mantienen un cierta velocidad. Es imposible saber si lo estan, pero al menos sabemos con casi toda seguridad que no es un muon relativista, y eso basta. De hecho algunos de estos muones orbitan alrededor de los núcleos antes de desintegrase con lo que su velocidad no es nula (pero si muy pequeña 1 KeV para una masa del muon de 106 MeV).

      » ¿no puede ningún muón desintegrarse si se mueve respecto a un detector? »

      Por supuesto. ¿ quien ha dicho lo contrario ? Yo dicho que se han medido muchas veces, nunca que se ha medido siempre. Y que es la manera de medir el tiempo propio de desintegración porque es mas facil. Los neutrinos en aceleradores se producen desintegrando piones y muones en vuelo con respecto de nuestros detectores.

      «¿qué experimentos son esos que sólo detectan muones en reposo cuando se desintegran?».

      Tu cuerpo para muones cosmicos y se desintegran dentro tuyo…. la diferencia entre tu cuerpo y el detector es que esta hay para medir el proceso. Otros muchos te cruzan, otros se desintegran antes,….

      » O sea, cuando un muón se desintegra se para. ¡Qué curioso!, ¿no? »

      Cuando un muon se desintegra, desaparece. ¿ Quien ha dicho que se para ?… Tu detector se puede estar moviendo respecto del muon o no, pero eso al muon no le importa un pimiento.

  12. ¿Entonces no has resuelto el MISTERIO DE LOS NEUTRINOS SUPERLUMINICOS?
    Lo digo para ir a alquilar ya el frac para cuando vayas a suecia a darle la mano al rey.

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