La Traca #2 Luciérnagas: Neutrinos superlumínicos y un cable de fibra óptica

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Ya está disponible el segundo podcast de La Traca (de la Ciencia), mi sección en el programa de radio Luciérnagas de Dante Cáceres. Divulgación científica en la Radiotelevisión Diocesana, en el canal de Radio Santa María de Toledo. Se emite todos los martes a las 22:40 horas (hora de Madrid), los miércoles a las 03:00 horas y los domingos a las 24:00 horas.

Neutrinos superlumínicos y el cable de fibra óptica. El 23 de septiembre de 2011, el detector italiano de neutrinos OPERA (acrónimo inglés de Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) anunció que había detectado neutrinos superlumínicos, neutrinos que había viajado entre el CERN en Ginebra y OPERA en Gran Sasso, en el centro de Italia, a mayor velocidad que la luz en el vacío. Tras seis meses (desde marzo de 2011) buscando posibles errores se anunció la noticia a bombo y platillo en una rueda de prensa en el CERN; se copó multitud de portadas de medios. El coordinador de OPERA, el italiano Dario Autiero, anunció la noticia en contra de varios científicos de la colaboración, como la alemana Caren Hagner. La mayoría de los físicos sospechaban que había errores sistemáticos sutiles, aún por descubrir, pues el experimento era muy complicado.

Más información en este blog sobre la noticia: “Los neutrinos superlumínicos observados por OPERA en Gran Sasso, Italia”, LCMF, 23 Sep 2011; “La noticia de los neutrinos superlumínicos de OPERA en Nature y en Science”, LCMF, 30 Sep 2011; “Por qué los neutrinos de OPERA no pueden ser taquiones”, LCMF, 03 Oct 2011; “Lo siento, ICARUS no refuta a OPERA en relación a los neutrinos superlumínicos”, LCMF, 19 Oct 2011; “OPERA está repitiendo el experimento de los neutrinos superlumínicos por un nuevo método que podría ser más fiable”, LCMF, 01 Nov 2011; “Dentro de dos días habrá un nuevo artículo de OPERA sobre los neutrinos superlumínicos”, LCMF, 16 Nov 2011; “El experimento OPERA confirma la medida de neutrinos viajando más rápido que la luz”, LCMF, 18 Nov 2011; “El experimento OPERA y los pulsos cortos de neutrinos superlumínicos”, LCMF, 22 Nov 2011; “Atención, pregunta: Si fueras revisor de JHEP, ¿aceptarías el artículo de OPERA sobre los neutrinos superlumínicos?”, LCMF, 26 Nov 2011; “Qué puede haber fallado en la medida de la velocidad de los neutrinos muónicos de OPERA”, LCMF, 02 Dic 2011; “Mi opinión sobre la relación entre los neutrinos superlumínicos de OPERA y el experimento IceCube”, LCMF, 08 Ene 2012.

Más información en este blog sobre el cable mal conectado: “Un cable mal conectado es el responsable de que OPERA observara neutrinos superlumínicos”, LCMF, 22 Feb 2012; “OPERA unplugged: Neutrinos desconectados de la realidad”, LCMF, 23 Feb 2012; “OPERA unplugged: Neutrinos desconectados de la realidad”, LCMF, 23 Feb 2012; “Los líderes de la colaboración OPERA dimiten por el asunto de los neutrinos superlumínicos”, LCMF, 30 Mar 2012; “La votación que forzó la dimisión de los líderes de la OPERA de los neutrinos”, LCMF, 09 Abr 2012; “ICARUS contradice a OPERA: Mide 7 neutrinos que se mueven a la velocidad de la luz”, LCMF, 16 Mar 2012; “El experimento LVD de Gran Sasso confirma con muones de rayos cósmicos el error de 60 ns de OPERA sobre los neutrinos”, LCMF, 30 Mar 2012; “Nuevos resultados de OPERA e ICARUS sobre los neutrinos”, LCMF, 05 Jun 2012.

Más información en este blog sobre la ciencia de OPERA: “La medida correcta de la velocidad de los neutrinos de OPERA en 2011 y los nuevos resultados de 2012″, LCMF, 08 Jun 2012; “La medida de OPERA de mayo de 2012 de la velocidad de los neutrinos mu”, LCMF, 08 Jun 2012; “OPERA obtiene el límite más preciso a la velocidad de los neutrinos y antineutrinos muónicos”, LCMF, 08 Dic 2012.

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El detector OPERA estudia la oscilación de neutrinos muónicos en neutrinos tau; de hecho es el primer detector en confirmar este fenómeno físico con cinco sigmas de significación estadística, tras acumular cinco sucesos desde mayo de 2010. Los neutrinos muónicos generados en el haz CNGS (del inglés CERN Neutrinos to Gran Sasso) con una energía media de 17 Gev (gigaelectronvoltios) y recorren en 3 milisegundos los 730 km que les separan del detector en LNGS (Laboratorio Nacional de Gran Sasso). Los neutrinos muónicos llegaban 60 nanosegundos antes de tiempo, violando, repito, en apariencia, las leyes de la física; los neutrinos muónicos serían taquiones (algo imposible según las leyes conocidas de la Física). El mismo resultado se obtenía dividiendo los neutrinos en dos grupos, uno con energía menor de 20 GeV (con una media de 14 GeV) y otro con energía mayor de 20 GeV (con una media de 43 GeV).

Algunos físicos prestaron atención a esta noticia porque el experimento MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), en la mina de Soudan (Minnesota), EEUU, que recibe neutrinos del Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory), en Batavia, Illinois, había observado una anomalía similar en la velocidad de los neutrinos, pero con poca confianza estadística. Por ello, en OPERA se decidió repetir dicha medida, con un resultado inesperado, observar dicho fenómeno con más de seis sigmas de confianza estadística.

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El 22 de febrero de 2012, se informó que la causa de los neutrinos superlumínicos era un fallo de una conexión de cable de fibra óptica en un receptor GPS en una tarjeta electrónica en un ordenador. El cable no estaba bien apretado. Como se usa un fotodiodo que detecta los pulsos que se reciben a través del cable de fibra óptica, cuando la señal del fotodiodo supera cierto umbral la electrónica activa la estampación del instante de tiempo asociado al evento. Si el cable no está perfectamente alineado con el fotodiodo, el ángulo del cable afectará al instante en el que se supera el umbral, introduciendo un retraso. Se arregló el problema y se repitieron las medidas a finales de 2012 confirmar que los neutrinos se movían a la velocidad de luz (como su masa es muy pequeña su velocidad es inferior pero tan cercana a la de la luz que no se puede observar la diferencia). Más aún, otros detectores de Gran Sasso, como ICARUS, LVD y Borexino repitieron la medida confirmándola.

Los líderes de la colaboración OPERA dimitieron por el asunto de los neutrinos superlumínicos. Dario Autiero (coordinador de OPERA) y Antonio Ereditato (portavoz de OPERA) han dimitido. Son responsables de toda la “mierda” que le ha caído a la colaboración OPERA y deben “lavar” la imagen de la colaboración. No hubo declaración oficial, pero dentro de la colaboración OPERA se les acusó no haber realizado todos los chequeos posibles; entre 2006 y 2008 se realizaron chequeos del sistema de medida de tiempos con muones originados en los rayos cósmicos que atravesaran en secuencia los experimentos OPERA y LVD de Gran Sasso, pero estos chequeos no se repitieron más tarde; si se hubieran repetido en 2011 habrían podido evitar el desastre.

Lo bueno del asunto es que mientras se tomaron medidas de los neutrinos en 2009, 2010 y 2011, el cable estuvo en la misma posición durante 3 años. Luego se pudieron corregir los errores sistemáticos de los datos y salvar todas las medidas. Así se obtuvo la medida más precisa de la velocidad de los neutrinos (que por supuesto es imprecisa en extremo); combinando los resultados con los de ICARUS, LVD y Borexino se mejoró aún más la medida.

El caso de los neutrinos superlumínicos explica muy bien cómo funciona la ciencia, cómo no basta la medida de un único experimento y cómo la ciencia se autocorrige en la búsqueda del consenso. Un caso de libro de texto en filosofía de la ciencia.


3 Comentarios

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Francisco R. Villatoro

Alvaro, la comunidad perdona. Dario Autiero abandonó OPERA, pero Antonio Ereditato continuó; ambos son miembros de DUNE, el proyecto más importante sobre neutrinos en Europa, y de otros proyectos de física de partículas. Ambos están muy bien considerados en su universidad y en las colaboraciones científicas a las que pertenecen. Por cierto, Ereditato hasta ha escrito un libro de divulgación científica sobre partículas.

kurodo77kurodo77

Para mi en este caso nunca hubo mala fe. Si no encontraron el fallo antes pues no lo encontraron(pero pidieron ayuda para encontrarlo). Que si toman la responsabilidad dimitiendo: bueno, vale. Prohibido equivocarse. Hay que hacer renunciar a buenos científicos para darle gusto a los nuevos inquisidores que ahora quieren quemar en la hoguera a quien cometa un fallo sin mala fe. Y después critican a Trump…… Esta es “la corrección política”. Si el “nombre de la ciencia” es más importante que formular teorías, descubrir hechos, hacerse preguntas, viva “la correción política”.

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