OPERA está repitiendo el experimento de los neutrinos superlumínicos por un nuevo método que podría ser más fiable

Por Francisco R. Villatoro, el 1 noviembre, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 17

El gran problema de la medida de la velocidad de los neutrinos mediante el experimento OPERA es que se utilizaron pulsos de neutrinos muy largos, de unos 10000 ns (nanosegundos), para medir un efecto muy pequeño, de unos 60 ns, con un error menor de 5 ns, por lo que la forma de los pulsos influye mucho en el resultado. Entre el 21 de octubre y el 6 de noviembre de 2011 se está repitiendo el experimento utilizando pulsos muy cortos, entre 1 y 2 ns, y solo se detectarán unos pocos neutrinos (entre 10 y 15), pero se podrá confirmar o refutar si son superlumínicos, ya que la forma de los trenes de neutrinos no influye cuando se utilizan pulsos tan cortos. ¿Por qué no se han utilizado pulsos cortos hasta ahora? Porque el objetivo fundamental de OPERA es estudiar la oscilación de los neutrinos muónicos en neutrinos tau y para dicho estudio no se pueden utilizar pulsos tan cortos. Los resultados del nuevo estudio serán publicados a finales de noviembre. En mi opinión, sabremos muy pronto la solución del problema de los neutrinos superlumínicos de OPERA (el nuevo experimento refutará el resultado anterior). Ya os lo he dicho en varias ocasiones, yo creo que la solución del problema de los neutrinos superlumínicos vendrá desde dentro de la colaboración OPERA, mucho antes de que MINOS (EEUU) o T2K (Japón) puedan repetir el experimento y obtener sus propias conclusiones al respecto. Nos lo ha contado mucha gente, entre ellos Lisa Grossman, «Faster-than-light neutrino result to get extra checks,» NewScientist, 25 October 2011;  Matt Strassler, «A Few Tidbits from Nagoya, including OPERA news,» Of Particular Significance, October 26, 2011; Paul Rincon, «Faster-than-light neutrino experiment to be run again,» BBC News, 28 October 2011; y muchos otros. 

Por cierto, las figuras que ilustran esta entrada están extraídas del artículo de Hervé Bergeron, «About Statistical Questions Involved in the Data Analysis of the OPERA Experiment,» ArXiv, 24 Oct 2011. El artículo presenta un análisis estadístico del posible error en la determinación de los frentes de los paquetes de neutrinos y afirma que dicho error es mayor de 60 ns, por lo que la interpretación de que los neutrinos son superlumínicos no es consecuencia de los datos experimentales medidos por los físicos del experimento OPERA (que afirman que el error es menor de 5 ns). Ya sabéis que a mí esta es la explicación es la que más me gusta (y que me parece la más razonable) para el resultado observado por OPERA. Repito lo que ya he dicho varias veces en este blog, como los datos usados para calcular el frente de los trenes de neutrinos tienen un error de 50 ns, no me parece razonable medir una diferencia entre dos frentes (el de protones y el de neutrinos) de solo 60 ns.

Para los más despistados y que aún sigan leyendo esta entrada, os recuerdo como iba el experimento OPERA. El acelerador de protones SPS se utiliza como paso previo para acelerar los protones que se inyectan en el túnel del LHC en el CERN. Este acelerador está diseñado para poder enviar un chorro de protones dirigido hacia un experimento llamado CNGS (CERN to Gran Sasso). El paquete de protones incide sobre un blanco de grafito donde se producen mesones de alta energía (piones y kaones). Estos mesones se emiten en múltiples direcciones pero algunos se dirigen hacia hacia un túnel vacío de 1 km de longitud donde decaen en partículas de menor energía emitiendo neutrinos muónicos. Algunos de estos neutrinos muónicos se dirigen hacia Gran Sasso, cerca de Roma,  donde unos poquitos son detectados por el experimento OPERA. Los protones del paquete emitido por SPS son contados antes de chocar contra el blanco de grafito y se determina el momento en que han sido emitidos (éste es el instante de salida de los neutrinos con un error de menos de 1 ns). Los piones y kaones son contados tras salir del túnel vacío y detenidos en unas paredes especiales para que no produzcan nuevos neutrinos en dirección hacia Gran Sasso. Tras recorrer unos 730 km (desde SPS son unos 732 km) los neutrinos llegan a Gran Sasso (cerca de Roma) donde se detecta un paquete de neutrinos muónicos de alta energía y se determina el momento en el que han llegado (con un error de unos 2 ns) ajustando su distribución con la de los protones medidos en el CERN. El paquete mide unos 10000 nanosegundos y se ha observado que los frentes delantero y trasero están adelantados unos 60 nanosegundos respecto al momento esperado si se propagaran a la velocidad de la luz. Como resultado parece que los neutrinos han viajado más rápido que la luz. En mi opinión (y en la de muchos otros físicos, por eso OPERA va a repetir el experimento con pulsos más cortos), el error mayor en este experimento se encuentra en la medida del instante de llegada de ambos frentes del tren de neutrinos, el delantero y el trasero, ya que su forma (ver las figuras que abren esta entrada) ha de ser ajustada con la forma del tren original de protones y como hay muchísimos neutrinos que no son detectados se produce un cambio importante en la forma de dichos frentes.

El ajuste realizado por OPERA ha tratado de evitar el efecto del cambio de forma de los frentes utilizando un procedimiento ingenioso. Ciertas características del paquete de protones se han observado también en el paquete de neutrinos, lo que permite ajustar dichas características entre ambos paquetes, sin necesidad de ajustar los frentes. Según los físicos de OPERA este ajuste se puede realizar con un error de pocos nanosegundos, con lo que la medida del adelanto de los neutrinos en 60 nanosegundos es muy fiable (hasta 6 sigmas de confianza estadística). Sin embargo, se han levantado muchas dudas sobre el procedimiento (algunos físicos opinan que el resultado tiene una fiablidad estadística de como mucho 4 sigmas). Quizás ajustar estas características no sea estadísticamente fiable ya que no hay un buen modelo teórico para explicar dichas características (una crítica que también he leído en varios foros) y utilizando solamente dos extracciones de datos es posible que la coincidencia de las características sea accidental (o que algunas sean accidentales, pero no sabemos cuáles). 

En resumen, el problema de medir los frentes del tren de neutrinos utilizando como referencia los del tren de protones requiere lidiar con un gran problema, los frentes pueden haber cambiado de forma durante el trayecto de los neutrinos. La mejor solución es utilizar trenes de protones muy cortos (aunque entonces se medirán muy pocos neutrinos en Gran Sasso) y eso es lo que se está estudiando ahora mismo en la colaboración OPERA. A finales de noviembre sabremos qué resultados han obtenido. Ya os mantendré informados en este blog en cuanto haya nuevas noticias.



17 Comentarios

  1. «Amigo» Javier no me gustaría volver a repetir todo lo que ya te he respondido principalmente por que no atiendes a ningún argumento racional,por que te dedicas a «spamear» en los blogs de ciencia que encuentras poniendo chifladuras sin sentido y por que este es un blog de ciencia serio y es una pena que personas con trastornos mentales como tu entren a sabotear conversaciones u opiniones interesantes sobre ciencia. La semana pasada traduje esta noticia en mi página y entraste cual Troll descerebrado diciendo que era imposible que se utilizasen pulsos de 10000ns y diciendo todo el surtido de estupideces: que si el sionismo, que si la ciencia oficial miente y es una religión, etc etc. Solo te diré dos cosas a ver si tu mente llena de prejuicios y de «conspiraciones judeo-masónicas» es capaz de entender:
    1º) Nos has «deleitado» con «perlas» de tipo racista, antisemita, anticiencia, etc y en tu último comentario dices cosas como que la teoría de la evolución o la fusión fría son manipulaciones de la ciencia oficial y no se que chifladuras más. Ya te he comentado que en mi opinión esto solo lo explicaría un trastorno mental o por lo menos un trastorno grave de la personalidad. Además tienes episodios de «paranoia» ya que ves conspiraciones por todos los lados, quizás abusaste de los psicotrópicos.
    2º) Los cientifícos son personas y tienen ideas preconcebidas, prejuicios, etc. Sin embargo los datos experimentales NO, las matemáticas TAMPOCO y ambas cosas determinan la realidad, se pueden falsificar o manipular en 1 o 2 experimentos pero la realidad objetiva saldrá a la luz por que una teoría erronea o manipulada no podrá sostenerse ni explicar todos los datos.
    3º) Supongo que ya te habrán echado de varios foros por tu actitud por lo que te recomiendo no abuses de la paciencia de los administradores (en este caso de Francis) por que lo que conseguirás es que te borren los comentarios con toda legitimidad.
    Te recomiendo abras una web propia ,por ejemplo «conspiracionismoparanoico.com» donde puedas debatir tus chifladuras con tus afines y dejes tranquila a la gente que quiera hablar de ciencia.
    Un saludo

  2. Javier estamos hablando de la física de los neutrinos y tu sacas de contexto frases de otro sitio, sin venir a cuento y de manera obsesiva… te aconsejo que te lo hagas mirar por un profesional antes de que vaya a peor y tu enajenación sea irreversible.

  3. «pero como la piel de algunos científicos es tan especial, nos gastaremos 1600 millones de euros para ver si sus simples escalofríos se deben a sus fantasmas»

    En mi opinión, cuando una persona emite un juicio de valor como el que has hecho tú, sobre un tema como este, es que no sabe nada del tema.

    Hace tiempo que dejé de sorprenderme cuando veía cómo la gente resolvía, de la peor forma posible, problemas que admitían una solución aparentemente sencilla (¡que imbéciles! ¿no?, dirías tú). Pues, con el tiempo, me di cuenta que realmente, el problema no era tan sencillo como yo pensaba.

    Desde entonces, ante opiniones como la tuya, procuro seguir el consejo de Ockam y pensar que, aunque posible, tú no estás en lo cierto y gente que maneja 1600 millones de euros (y sus cientificuchos) sí lo estan.

    Y no creas, se que a veces, la gente si es imbécil.

  4. jaja lo de este tio es impresionante, parece sacado de un diálogo de «gomaespuma». Menos mal que tenemos a javier que vigila por la ética y el buen hacer científico. Un individuo que reniega de la relatividad, la teoría de la evolución, etc etc vigilando por la honestidad y la ética científica jojo. En fin, supongo que quien haya leido tus comentarios habrá sacado ya sus propias conclusiones no merece la pena seguir contestando majaderias.

  5. Y si el experimento Opera hubiese creado una burbuja de deformación en la onda del espacio tiempo de los neutrinos, no habría ninguna violación de la Relatividad General. ¿Se habrían podido medir las fuerza de marea en los detectores?

  6. Hace poco la colaboración OPERA ha hecho una publicación dando al menos una posible explicación de la medida de los neutrinos.

    http://arxiv.org/abs/1110.6408

    (Igual ya enlazado por ti. Es del 28 de Octubre.)

    Y acerca de lo que comentas, francis, acerca de los pulsos largos, una de las teorías es que la colaboración OPERA decidió hacer públicas sus medidas porque no habían obtenido resultados destacables en cuanto a las oscilaciones de los neutrinos. Quizás esto último sólo sean las malas lenguas, quién sabe…

    1. Oscar, perdona, pero me parece que te equivocas… Shlomo Dado y Arnon Dar no pertenecen a la colaboración OPERA, luego no es cierto que «hace poco la colaboración OPERA ha hecho una publicación dando al menos una posible explicación de la medida de los neutrinos [http://arxiv.org/abs/1110.6408].»

      A mí esta explicación de Dado y Dar (el blanco de grafito se calienta y se acorta) no me parece muy convincente pues tendría que afectar también a la cuenta de piones y kaones medida tras la producción de los neutrinos y dicho efecto no ha sido observado. Dado y Dar olvidan (u omiten) este detalle en su artículo.

      1. Tienes razón. Tomé el enlace, y he entendido mal el título, que quiere decir que la anomalía fué reportada por OPERA y no la posible explicación. Mil perdones. 🙂

  7. Hablando del nuevo experimento de OPERA (que es de lo que yo quería hablar) esta modificación podría muy bien significar el fin del «circo superlumínico»: si los neutrinos detectados en OPERA son medidos a velocidades sublumínicas esto indicará claramente que el error estaba en la estimación de la longitud del tren de neutrinos, además, un error de 50ns en la estimación es enorme si estamos hablando de una discordancia de 60ns. En noviembre por tanto podriamos conocer «la cagada» de OPERA y si existe o no el Higgs del SM. La naturaleza es como es, nosotros podremos desear que sea de una forma u otra pero evidentemente ella tiene la última palabra. Sin embargo, aunque en ciencia no hay dogmas si hay leyes que derivan de profundas simetrías del universo y sin duda la relatividad es consecuencia de ellas.

    1. No soy un experto, pero si estais tan seguros, yo apuesto por ejemplo 10 a 1.
      ¿Unos euros, unas cervezas? O quien pierda pone unas fotos suyas graciosas ambientadas en operas o neutrinos?

      1. Fer, yo veo la apuesta. 10 a 1 a que los datos de los fotones superlumínicos serán refutados antes de finales de 2012 y 5 a 1 a que el Higgs será encontrado antes de este mismo plazo. Podemos apostar un euro que estamos en crisis o un dracma griego que puede que se pongan ahora de moda (aunque no creo que valgan una mierda pero bueno es más que nada una apuesta simbólica).

  8. «el nuevo experimento refutará el resultado anterior»
    Tambien en otro post decías que estabas absolutamente seguro de ello. Me parece algo exagerado. Veo normal que alguien diga que le parece mas probable o muchisimo mas probable tal o cual cosa. Pero asegurarlo de esa forma sin ninguna duda, cuando existen dudas, me resulta chocante.
    Salvo que uno disponga de información del futuro, claro:)

    1. Fer137, nada en ciencia es absolutamente seguro, pero he leído suficientes artículos sobre paquetes de fotones superlumínicos en medios no lineales como para poder asegurar que lo que les ha pasado a los físicos de OPERA con los neutrinos es lo mismo que lo que les ha pasado a los autores de dichos artículos. Obviamente puedo estar equivocado. Obviamente estoy absolutamente seguro de que no estoy equivocado.

      Y por cierto, cuando el flujo de fotones se reduce a pocos fotones que se pueden contar uno a uno, siempre desaparece el comportamiento superlumínico en el medio no lineal. Por qué será entonces que pienso que a los físicos de OPERA les va a pasar lo mismo… por qué será…

      Y ya para rematar, utilizar un binning de 50 ns para medir un efecto de 60 ns afirmando que los errores son menores de 5 ns, en lugar de utilizar un binning de 10 ns, o incluso de 5 ns, es muy sospechoso… y es natural que todo el mundo tenga dudas sobre el resultado. Incluso dentro de la propia colaboración OPERA.

  9. Cordial saludo para todos

    Cuando alguien que no es un especialista, quiere hacer un aporte a la ciencia desde sus propias observaciones, generalmente no es escuchado, cuando más, es ridiculizado por la comunidad científica. Pues bien, espero que este no vaya a ser mi caso. Según mis estudios, el resultado del experimento Opera, no solamente pueda ser el que se difundió, sino que también podría encontrarse mayores diferencias cuando los neutrinos atraviesan la tierra a mayor profundidad. Esto, no sería una violación a la relatividad, sino una extensión de la misma. Por el momento, espero con ansias el nuevo resultado del experimento. Si se llega al mismo resultado, es probable que la solución que tengo sea la correcta, es algo largo de explicar.

    J. David

  10. Pues yo soy un simple barrendero leyendo fisica, y no puedo decir otra cosa que admiro tu comprension de estos temas cientificos tan profundos, y estoy a la espera de saber cual es el resultado final de este problema luperluminico. Saludos

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