LA FÍSICA MODERNA SE TAMBALEA

El director general del CERN, Rolf Heuer, ha querido dejar claro que este descubrimiento no supone que la teoría de Einstein sea errónea porque pueden existir diferentes interpretaciones

Imagen del acelerador de partículas CERN

Tiene que haber algún error. Esa era ayer la opinión general de los científicos tras escuchar la extensa exposición que dio en Ginebra Dario Autiero, uno de los 160 firmantes del artículo publicado en arxiv.org en el que se afirma haber detectado neutrinos moviéndose a mayor velocidad que la de la luz.

Como informábamos este jueves, durante un experimento llamado Opera, los investigadores enviaron haces de neutrinos desde el acelerador de partículas del CERN, en la frontera franco-suiza, al detector de Gran Sasso, en los Apeninos, a 730 km. de distancia. Allí, bajo 1.400 metros de sólida roca, lo que evita distorsiones de rayos cósmicos y de señales terrestres, se encuentra uno de los mejores detectores de neutrinos del mundo.

Se trataba, sencillamente, de medir la velocidad de los neutrinos, como parte de un experimento que nada tiene que ver con los resultados obtenidos. Y ahí llegó la sorpresa: un rayo de luz, a 300.000 km. por segundo (o más exactamente, a 299.792.458 metros por segundo), habría cubierto esa distancia en 2,4 milésimas de segundo, pero los neutrinos (se enviaron cerca de 15.000) tardaron 60 nanosegundos menos (un nanosegundo es la mil millonésima parte de un segundo). Parece una ventaja muy corta, pero las implicaciones son enormes.

Se tambalea la teoría de la relatividad

La primera reacción fue que debía de haber un error, ¿pero cuál? Esa es la gran pregunta y la razón principal de la convocatoria de ayer. Los autores del trabajo llevan meses intentando encontrar cuál es el fallo que les ha llevado a obtener unos resultados tan inesperados y espectaculares. Pero a pesar del esfuerzo, no lo han conseguido, y ahora piden ayuda a la comunidad internacional de físicos para que repitan de forma independiente el experimento y comprueben si esos resultados se repiten.

Si así fuera, la teoría especial de la Relatividad, uno de los pilares de la Física moderna, se tambalearía sin remedio, aunque el director general del CERN, Rolf Heuer, ha querido dejar claro que este descubrimiento no supone que la teoría de Einstein sea errónea porque pueden existir diferentes interpretaciones sobre el hallazgo.

Pero veamos por qué. Según la relatividad especial no es posible transmitir en el vacío información alguna a más velocidad que la de la luz. Y eso implica que nada que sea materialo que tenga masa, por pequeña que sea, puede superar ese límite. Esa es, por lo menos hasta ahora, una verdad absoluta e indiscutible, la base sobre la que se construyen todas las demás teorías.

Si la teoría fuera cierta provocaría un caos en la navegación

Una verdad, por cierto, comprobada una y mil veces y cuyas predicciones se cumplen, en la Naturaleza, a rajatabla. Si la relatividad estuviera equivocada, por ejemplo, la red de satélites GPS daría posiciones equivocadas, con muchos km. de error. Lo que derivaría en un auténtico caos en la navegación aérea y marítima. Algo que, evidentemente, no ocurre. Y tampoco habríamos sido capaces de colocar vehículos robotizados sobre puntos concretos de la superficie de Marte, ni de enviar sondas espaciales al encuentro de asteroides en movimiento. Hitos que que, evidentemente, sí que hemos conseguido, con éxito y sin errores de consideración.

Por no hablar, también, de que superar la velocidad de la luz equivaldría a una «rotura» del tejido espaciotemporal que sustenta el Universo, y nos llevaría a posibilidad de realizar, por lo menos en teoría, viajes al pasado. En un Universo así, no existiría el principio de causalidad, es decir, que podríamos ver los efectos de un fenómeno cualquiera antes de que se produjeran sus causas. Por ejemplo, el brillo de una supernova antes de que la estrella que la origina explote.

Las supernovas, emisores de neutrinos

Los nuevos resultados contradicen mediciones anteriores de la velocidad de los neutrinos basadas en la explosión de supernovas, como la 1987A. Las supernovas, igual que el Sol, son potentes emisores de neutrinos. Pero en el caso de 1987A los neutrinos llegaron prácticamente al mismo tiempo (tres horas antes) que los rayos de luz, lo cual es compatible con lo que sabemos de las supernovas. Si aplicáramos a esos neutrinos la velocidad observada ahora, habrían tenido que llegar cinco años antes de la explosión.

Por otra parte, en 2007 otro equipo de físicos norteamericanos realizó una medición parecida a la del CERN. Pero fue rápidamente descartada porque el margen de error del experimento era superior a la diferencia de velocidad encontrada a favor de los neutrinos, lo que invalidó los resultados. Las mediciones del CERN, sin embargo, son varias decenas de veces más precisas que aquellas, y no resultan tan fáciles de descartar.

El error, según los propios autores de la medición, podría estar también en la forma de medir el momento exacto en que los neutrinos salieron de los instrumentos del CERN para emprender su viaje hacia Italia. Cuando se trabaja con márgenes de tiempo tan pequeños (del orden de las milmillonésimas de segundo), cualquier cosa es importante.

Y luego existe una tercera posibilidad: Y es la de que, a pesar de todo, las medidas sean correctas. Algunas teorías apuntan a la existencia de otras dimensiones físicas que permanecen ocultas a escala macroscópica, pero que sí se manifiestan en el mundo subatómico junto a las cuatro habituales (tres espaciales y una temporal). Es posible que la extraordinaria velocidad de los neutrinos se deba a su paso por estas dimensiones «extra», a través de una especie de túneles dimensionales que reducirían, en la práctica, la distancia a recorrer. Es decir, que en ningún momento tuvieron que viajar a mayor velocidad que la de la luz para llegar más rápido que ella a su destino.

En resumen, cualquier cosa es preferible a reconocer, a las primeras de cambio, que la relatividad no funciona y que no existe ese límite de velocidad universal. Se abre ahora un periodo de profundas reflexiones y de intenso trabajo. Centenares de físicos en todo el mundo estudiarán en las próximas semanas, meses, o quizá años, el nuevo escenario. Y hallarán una explicación. Puede que al final el error aparezca y el elaborado edificio de la Física moderna siga en pie. O puede que no, y que este sea el día de un nuevo principio para una importante rama de la Ciencia. Sea cual sea el resultado, habremos avanzado en el camino de la comprensión del Universo que nos rodea y en el que nos ha tocado vivir. Sólo el tiempo lo dirá.

Para no perderse

¿Qué es un neutrino?

Observatorio de neutrinos

Es un tipo de partícula subatómica sin carga eléctrica y con una masa tan pequeña que es difícil de medir. Son tan livianos que apenas interaccionan con la materia. Miles de millones de neutrinos atraviesan cada segundo la Tierra de parte a parte (y a nosotros) como si no existiera.

¿Hay varias clases de neutrinos?

Si. Existen tres clases diferentes de neutrino, uno por cada familia leptónica: Neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tauónico, asociados respectivamente al electrón, el muón y la partícula tau. También existen tres antineutrinos (antimateria) opuestos a los tres citados.

¿De dónde vienen?

La mayoría de los que llegan a la Tierra nacen en el Sol, como producto de la desintegración de otras partículas. También se crean en cantidades ingentes en explosiones del tipo supernova y existen otros que proceden directamente del Big Bang, la gran explosión que dio origen al Universo.

¿Hay otras dimensiones?

Muchas teorías postulan hasta once dimensiones, de las cuales sólo conocemos cuatro (tres espaciales y una temporal). Las siete dimensiones "extra" habrían existido en los primeros instantes tras el Big Bang y, al enfriarse el Universo, se habrían "congelado" y no serían perceptibles hoy. Algunos creen que las partículas subatómicas son capaces de penetrar en esas dimensiones.

¿Se puede viajar en el tiempo?

El tiempo que conocemos sólo va en una dirección, desde el pasado y hacia el futuro. Sin embargo, sobre el papel el tiempo también podría ir en la dirección contraria sin alterar mucho las ecuaciones. En la práctica, para conseguir viajar en el tiempo habría que viajar más deprisa que la luz, lo cual es imposible.

¿Por qué no se puede ir más deprisa que la luz?

Cualquiera que sea la masa inicial de un objeto en movimiento, ésta aumenta a medida que aceleramos (como un coche). A medida que nos acercamos a la velocidad de la luz (300.000 km. por segundo) la energía necesaria para impulsar cualquier objeto aumenta exponencialmente y, a partir de 300.000 km por segundo, se hace infinita.