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viernes, octubre 07, 2011

A propósito de los neutrinos

Os imagino a todos enterados de las noticias sobre el experimento que ha detectado neutrinos moviéndose a una velocidad superior a la de la luz. Es uno de esos casos raros en los que una noticia de ciencia acapara bastante atención. Y como suele ocurrir, los medios cometen varios errores al respecto. Hay excepciones, naturalmente, y algunas en algún periódico generalista, lo que no está nada mal. Pero la tónica general ha sido la difusión de información errónea, que se puede resumir en los que voy a mencionar a continuación.

El error más grave (afortunadamente, no es el más extendido), se puede resumir más o menos así: «se han descubierto una nueva partícula, el neutrino, que viaja más rápido que la luz». Y va a ser que no. El neutrino no es una partícula nueva, desconocida hasta ese momento. Si hasta se menciona en una pelí de catástrofes y todo (de forma aberrante, pero esa es otra historia). Esta partícula se observó por primera vez en 1956, aunque fue postulado con anterioridad, en 1930. Es decir, los científicos llevan varias décadas conociendo al neutrino.

Además, como imaginaréis, el viajar más rápido que la luz no es una propiedad intrínseca del neutrino, como parece darse a entender. De hecho, todos los neutrinos observados hasta ahora, se desplazaban más lentamente que la luz. La noticia consiste precisamente en que se han observado unos neutrinos que se han desplazado más rápido.

Un segundo error es el que se suele mostrar de forma sensacionalista, con titulares estilo «Einstein se equivocó», o «La Relatividad se derrumba». En casi todos los medios, se menciona que la Teoría de la Relatividad nos dice que nada puede desplazarse más rápido que la luz, y eso no es del todo exacto. La Relatividad nos dice que la velocidad de la luz en el vacío es una constante absoluta, independiente del observador. Es decir, no importa si estoy parado, o viajo en una nave espacial al 99% de la velocidad de la luz. Si mido la velocidad de propagación de la luz o de una onda de radio, voy a obtener el mismo valor en ambos escenarios. Esto trae como consecuencia unas transformaciones a aplicar cuando pasamos de un sistema de referencia a otro. Así, tenemos los conocidos efectos de la dilatación del tiempo, la contracción del espacio, el aumento de la masa (esto no es del todo exacto, pero dejémoslo así) y la relatividad de la simultaneidad.

Lo que nos impide alcanzar la velocidad de la luz es lo siguente: Para aumentar la velocidad de un objeto cualquiera, hay que ejercer una fuerza. La aceleración que recibe el objeto es el cociente de la fuerza entre la masa. Por tanto, cuanto más masa tenga un objeto, menos aceleración obtienes con una misma fuerza. O al reves, más fuerza necesitas para una aceleración determinada. Según la relatividad, la masa aumenta con la velocidad (insisto que no es del todo exacto, pero a efectos prácticos, es como si así ocurriera), por lo que la fuerza debe ser cada vez mayor si queremos mantener la aceleración. Este crecimiento se hace de forma que a velocidades pequeñas (y comparado con la luz, hasta una velocidad orbital es pequeña), este efecto apenas se nota. Pero a velocidades cercanas a la de la luz, la diferencia es cada vez mayor, de forma que con una fuerza enorme, sólo obtenemos una minúscula aceleración. Matemáticamente, la masa sería infinita a la velocidad de la luz, por lo que nunca podríamos alcanzarla.

¿Quiere decir esto que nada puede viajar a la velocidad de la luz? No, y de hecho, los fotones lo hacen, obviamente. Lo que nos dice la Relatividado es que no podemos acelerar un objeto con masa, hasta la velocidad de la luz. Los fotones no tienen masa, y pueden viajar a dicha velocidad. Es más, no podrían viajar a otra velocidad en el vacío. No podemos frenarlos y acelerarlos. Entonces ¿pueden existir objetos que viajen más rápido que la luz? Pues si en las ecuaciones utilizamos como masa un número imaginario, es decir, una raiz cuadrada de un número negativo, resulta que sí. Es más, en este caso, lo que no podríamos hacer es frenar el objeto hasta alcanzar la velocidad de la luz. Siempre tendría que ir más deprisa. Si una partícula, en el momento de su creación, viajara más rápido que la luz, no habría problemas. Estas hipotéticas partículas incluso tienen un nombre: taquiones

¿Tiene sentido físico una masa imaginaria? Pues no lo sé. Pero lo importante es que la Relatividad no impide que un objeto pueda viajar más rápido que la luz. Lo que establece es una especie de barrera infranqueable entre tres mundos: el de los taquiones, el de los fotones, y el del resto de partículas. Así que no se puede decir que la Relatividad se haya derrumbado, o demostrado errónea, o cosas similares, ya que el fenómeno observado, no parece contradecir la misma.

Hay otro punto que quiero considerar, aunque tal vez alguno piense que es demasiado sutil, y no lo considere un error. Hay titulares que expresan el descubrimiento como un ataque a la física, algo peligroso o transgresor, y cosas así. Vamos, como si el hacer un descubrimiento nuevo fuera un problema. Y no es así en absoluto. El que un experimento contradiga una teoría física, no debe ser motivo de preocupación, sino de excitación. Contrariamente a lo que piensan algunos, la ciencia no es un conjunto de dogmas de fe, que si contradices te arriesgas a ser quemado en la hoguera. Es justo lo contrario. Con cada nuevo descubrimiento, la ciencia avanza. Si se descubre que una teoría no es correcta, se investiga y se amplía. Cada error descubierto es un pequeño paso adelante.

Pero eso sí: cuando aparece un experimento que contradice una teoría bien establecida (y ya hemos visto que no es necesariamente el caso), hay que estar muy seguros, verificarlo, repetirlo varias veces, y confirmar los hechos. Y eso es lo que se está haciendo ahora. Sólo cuando se tenga la certeza de que la velocidad obtenida es correcta, y cuando se haya repetido el experimento varias veces, podremos gritar de alegría por haber detectado los primeros taquiones (o por tener la primera prueba experimental de la existencia de más de 4 dimensiones, como plantean algunos). El tiempo lo dirá.

32 comentarios:

  1. ¡Gracias por venir al rescate! No había entendido nada de la noticia tal como la había visto por ahí, ahora me ha quedado claro.

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  2. Lo que me mola de este artículo es que toma lo que ya sabía como punto de partida y me lleva de la manita un par de pasos más allá :)

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  3. Pues en esta creo que tampoco irán muy encaminados:
    Captan la mayor energía cósmica conocida
    Ya solo el princicpio me hace sospechar: es la fuente de emanación de una energía que es mucho mayor de lo que señalan los modelos teóricos de la Física.
    En cualquier caso no soy físico.

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  4. Te chivo una metida de pata múltiple, por si quieres comentarla:

    "Este pulsar, según han observado los astrónomos, emite radiaciones de rayos gamma con una energía que supera los 100.000 millones de electrovoltios (100 GeV), un millón de veces más que los rayos X de una radiografía médica y 100.000 millones de veces más que la luz. Hasta ahora, la máxima energía que se había detectado no superaba 25.000 GeV, cuatro veces menos."

    Lo ha escupido una tal Rosa M. Tristán en El Mundo, aquí:

    http://www.elmundo.es/elmundo/2011/10/07/ciencia/1317978144.html

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  5. Reflexión:

    ¿Este tipo de 'desnoticias' es un problema de los "periolistos" o de un departamento de comunicaciones ineficiente dentro de los órganos investigadores?

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  6. El problema es que todos los periolistos han infestado todos los departamentos de comunicaciones. Ellos sólo buscan vender, y el sensacionalismo es lo sensacional.

    Yo, mucho más rápido que la luz, traduje el comunicado oficial del CERN respecto al acontecimiento. Leyéndolo nos podemos dar cuenta de la diferencia entre lo que es la ciencia y lo que es la prensa barata... juzguen ustedes:
    http://compendioilair.blogspot.com/2011/09/traduccion-del-comunicado-del-cern.html

    Saludos!

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  7. Pero hombre de diso, asín no es tan divertido. Y Cómo diría el Gran Iker J. "No dejes que la realidad te estropee una buena himbestigación".

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  8. Una pregunta, no soy un experto en la teoría de la relatividad, sobre las particulas con masa imaginaria y velocidad mayor que la de la luz, si estás no pueden tener una velocidad inferior a C, ¿Como seríamos capaces de detectarlas? y de ser los neutrinos del experimento taquiones, al ser detectados ¿no han sido 'detenidos' y por tanto su velocidad pasa a ser inferior a C?

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  9. Muy aclarador!

    Tenía entendido que efectivamente lo que dice la teoría es que la masa no puede superar la velocidad de la luz, pero también había oído que la información tampoco. Si esto último es correcto, que no estoy seguro, los neutrinos estarían aportando la información de "su llegada", no?

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  10. Me encanta el artículo, pero, desde mis limitados conocimientos del tema, que de confirmarse si que violaría la teoría de la relatividad puesto que se trata de neutrinos más lentos que la luz, con masa (poca pero tienen los neutrinos, ¿no?), y acelerados más allá de C.

    Pero de todos modos ya hay investigadores hablando de un sesgo en el tema de los relojes atómicos usados para medir, ¿no?

    Veremos en que termina.

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  11. pobre flash, dejará de ser el hombre más rápido del mundo a favor de neutrinoman

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  12. Alberto, para detectar una partícula, no es necesario frenarla ni detenerla.

    Piensa en la luz, por ejemplo. Los fotones no son detenidos por nuestros ojos, ni por el celuloide, ni por el sensor que sea. Son "absorbidos", por decirlo de alguna manera, desapareciendo y trasladando su energía a otra partícula. Pero nunca verás un fotón quieto.

    Malonez, yo también he leído que en última instancia, la información no puede viajar más rápido que la luz. Hay alguna paradoja al respecto, que voy a ver si encuentro.

    ¿Cómo se compatibiliza eso con taquiones? No estoy seguro. Había leído que se podría considerar que en un taquión el tiempo transcurre al revés, de forma que cuando lo generas, no puedes "elegir" las propiedades que quieres que tenga, sino que vienen dadas por lo que ocurrirá (u ocurrió para el taquión) en su recepción (que para el taquión, sería en realidad su generación).

    Mahjong, aunque no conozco los detalles del experimento, estoy casi seguro que no se trata de que hayan cogido neutrinos que ya existían, y los hayan acelerado (por las peculiaridades de los esquivos neutrinos). Más bien, los neutrinos se "forman" en colisiones o desintegraciones, y lo hacen ya con una velocidad. No se generan parados y luego aceleran.

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  13. Mi pregunta es: Si la velocidad de los neutrinos está estudiada y es conocida, ¿por qué se les ocurre medir el tiempo que tardan en recorrer desde el LHC hasta no sé qué ciudad de Francia? ¿Qué esperaban encontrar?

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  14. pollo no recuerdo exactamente cual era el objetivo especifíco del experimento, pero no era medir la velocidad de los neutrinos, pero si a la vez que realizas el experimento tomas otras medidas, mejor pues puedes contrastar otros resultados o mejorarlos, así que en este caso se mide el tiempo que tardan en viajar los neutrinos, quizás con la esperanza de tomar datos mas precisos de los que ya se tenían, con un coste casí cero, dado que el experimento original ya requería las medidas que se toman.

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  15. Alf Planteandolo de esa forma, puede que no halla un problema con la detección de los taquiones, de todas formas, estoy viendo en muchos sitios un intento por 'sacar las castañas del fuego' a la teoría de la relatividad, cuando creo que no es necesario.

    Y no lo creo necesario por dos razones:
    1.-El experimento todavía no esta confirmado, hasta el punto que los propios autores creen que hay algún error, o al menos eso dicen.
    2.-De confirmarse el resultado del experimento estaremos en una situación que sabíamos, o por lo menos creíamos saber, que se debía producir mas tarde o mas temprano, de hecho ya se habían encontrado situaciones en las que la teoría de la relatividad no era válida, y se estan buscando, o se han encontrado ya teorías alternativas para explicar dichos fenomenos que no se ajustan a la teoría.

    En ese sentido veo yo lo de los taquiones, recurrir a ellos me parece un poco cojido por los pelos, para, en el caso de confirmarse el resultado, seguir diciendo que el la teoría es válida, pero me parece que lo que están diciendo es:
    Hemos encontrado unas partículas con masa positiva (neutrinos) que viajan mas rápido que la luz.

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  16. Me ha gustado mucho esta entrada. Casualmente estuve presente hace poco en una charla que dio el autor del blog El Tamiz, y discutiendo en la cena con algunos científicos, llegamos a la conclusión de que probablemente los datos no son correctos.

    La velocidad del neutrino se ha medido en ocasiones anteriores y nunca ha alcanzado la velocidad de la luz. Si a esto añadimos que es muy complicado medir su velocidad, es probable que en la obtención de estos datos se haya producido algún error.

    Para concretar un poco más, decir que la velocidad del neutrino observada y que está actualmente en cuestión, difería de la velocidad de la luz rebasándola en la octava o novena cifra decimal. Ahora no estoy muy seguro, pero creo que la cuestión rondaba por ahi.

    Y aunque lo más probable es que los datos estén mal obtenidos, a mi particularmente me hubiera gustado que estos datos fuesen correctos, eso supondría un nuevo desafío para la ciencia...

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  17. Si la teoria de los neutrinos fuera cierta sin duda seria cambiarian mmuchas de las cosas que se conocen sobre la fisica y podriamos(aunque en mi opinion en un largo tiempo),viajar en el tiempo que es lo que buscan muchas personas.
    Pero tambien me pregunto ¿publicarian que es posible viajar en el tiempo? ya que si personas malas tambien pudieran viajar en el tiempo seria un problema.
    Andres López 1ºb

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  18. Si llegara a ser cierto o no , la función de los neutrinos seria espectacular tanto en todo lo que pueden llegar a crear y/o formar con ellos. Pero deberian tener cuidado en las manos que los utilicen, los neutrinos pueden ser muy beneficiosos según quien los controle y los use.
    Un buen tema aparte de interesante.

    Daniel BENITO 1º G

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  19. Primero B que manía con sacar a relucir los viajes en el tiempo, si no:
    Jeff Forshaw en declaraciónes en Reuters, o de otra manera Neutrinos Marchando Una De

    Pues va a ser que no, que todos coinciden en que los neutrinos salieron primero y llegaron despues.

    El problema está, si es que los neutrinos viajaron a una velocidad mayor que C, y no son los taquiones que comenta Alf, en que eso contradice la teoría de la relatividad, por lo que no podemos usarla para explicar el experimento.
    Y es precisamente la aplicación de esta teoría la que dice que para el neutrino el tiempo marcharía 'al reves', pero como no podemos aplicarla, afirmar que han llegado antes de salir (viaje al pasado), tampoco lo podemos hacer.

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  20. Yo creo que no hay que darle muchas más vueltas, es muy probable que no se trate ni siquiera de taquiones. Según un estudio reciente, la relatividad especial explica la hipervelocidad de los neutrinos. Si esta conclusión se mantiene, este episodio estará cargado de ironía. Lejos de romper la Teoría de la Relatividad de Einstein, la medida por encima de la velocidad de la luz resultará ser otra confirmación de la misma.

    Saludos.

    PD: Por cierto, los viajes en el tiempo sí son posibles, pero sólo hacia delante.

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  21. Hava ¿dónde has leído eso? Me gustaría echarle un ojo.

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  25. Afirmando lo que dice sobre la aceleración,seria muy difícil alcanzar la velocidad de la luz por los efectos que tendrían en el cuerpo humano. Tengo entendido que el límite de la fuerza de aceleración en el cuerpo humano es de 16G, lo cuál quiere decir que para llegar a la velocidad de la luz (300.000 m/s)el aceleramiento tendría que aumentar gradualmente durante más de 30 minutos si no queremos morir en el intento. Pero si alargamos mucho mas este tiempo, aunque no perderíamos la vida podríamos sufrir otros malestares como mareos y desmayos (producidos por que la sangre, debido a la aceleración, se nos acumularía a la parte anterior del cuerpo, haciendo que partes de éste como el cerebro se queden sin ella).

    Javier Balanzategui 1ºE

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  26. La velocidad de la luz es 300.000 km/s, es decir, 300.000.000 m/s.

    Tengo un amigo piloto militar que me dijo una vez que el límite está en 9 g. Pero aún suponiendo 16 g, a mí me salen 1.913.265 segundos, que son 22 días.

    Y el límite de toleracia humana a las ges, depende del tiempo. Es decir, puede que un ser humano pueda aguantar unos segundos o minutos a 9 g, pero no puede aguantar días así.

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  27. Pero puede aguantar indefinidamente acelerando a 1g

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  28. Para Alf

    El misterio de los neutrinos más rápidos que la luz resuelto por la Relatividad Especial:

    http://www.cienciakanija.com/2011/10/15/el-misterio-de-los-neutrinos-mas-rapidos-que-la-luz-resuelto-por-la-relatividad-especial/

    Saludos!!

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  29. ¿Y no habría que ponerles a los neutrinos una multa por circular a mayor velocidad de la permitida?

    ¿Que ha dicho al respecto la Dirección General de Tráfico?

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  30. Viajar por el tiempo es muy dificil, sale más fácil enviar mensajes hacia el pasado.
    "Hey, Rusia le declara la guerra a EEUU el 30 de marzo de 2100 a las 2 de la tarde."
    Estupendo, prevendremos la guerra iniciándola nosotros.
    EEUU la inicia el 30 de marzo de 2100 a a las 1:30, y Rusia responde a las 2 de la tarde.

    Rusia pudo haber recibido de los rusos del futuro un mensaje asegurando que EEUU inició la guerra a las 1:30, y ellos tardaron media hora en contestar. Sádico, espero que los neutrinos ni los taquiones tengan que ver.

    Y si eso representa un esfuerzo mental, pues ¿Quién inició la guerra? Nadie, pero si los dos países fueran más éticos y pacíficos ¿No habría menor posibilidad de que los rusos o gringos del futuro enviaran semejantes mensajes?
    A lo mejor por eso ninguna otra especie se quiere comunicar con nosotros, ni recibimos turistas del futuro.

    En fin, no veo problemas con ello si la cosa se corresponde a sí misma, pero deberemos domesticar taquiones, y ahí empezaremos a matarnos sin motivo. Ah no, eso ya lo hacemos, con o sin neutrinos viajando más rápido que la luz.

    Saludos! Piensen si eso es paradoja, o si la paradoja está en buscar un motivo a la guerra.

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  31. Hola Alf,

    gran entrada, muy didáctica y, por mi parte, esperada. Sabría que no podrías resistirte a comentarlo, jeje. A mí también me saltaron las alarmas con determinados titulares. De todas maneras, si los neutrinos tienen masa (que es muy muy muy pequeña, pero está ahí) no podrían llegar a superar la barrera, no? Yo, personalmente, me inclino más por algún tipo de error de medición, aunque me encantaría un avance de este tipo.

    Por otra parte, no sé si será a la que tú te referías, pero recuerdo una de las posibles paradojas de que la información no puede viajar a más velocidad que la de la luz.

    En ella se emite, desde un punto, un haz de luz, a la velocidad de la luz (obvio, lo sé) pero, a la vez, se realiza un movimiento angular del emisor. De esta manera una pequeña velocidad angular del emisor, que no viola la relatividad, puede traducirse en un movimiento del "final" del haz que sí supere la velocidad de la luz (a grandes distancias).

    También creo recordar, sin embargo, que se explicaba que no se violaba la relatividad porque al desplazarse sólo el extremo del haz no se estaba trasladando realmente la información.

    Un saludo.

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  32. Gracias por el post. Después de leer las aturdidoras noticias al respecto en los periódicos, por fin encuentro una explicación coherente.
    Y enhorabuena por el blog en general, para los que no sabemos demasiado de ciencia pero aún así somos entusiastas empedernidos tanto de la ciencia-ficción como de la real encontrar un portal así es todo un tesoro.

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