Los neutrinos amenazan la Relatividad

Los investigadores de OPERA han llegado a la conclusión de que la velocidad de los neutrinos supera a la de la luz en un 0,00025%. De confirmarse más ampliamente los resultados del experimento, eso supondría la invalidez de al menos uno de los dos principios en los que se basa la teoría de la relatividad einsteniana y una verdadera revolución en física fundamental de insospechadas consecuencias, aunque no causará ningún cambio, al menos por ahora, en las aplicaciones de la física, incluso en las más sofisticadas. Por José L. Sánchez Gómez.

Los recientes resultados del experimento OPERA, que –de ser ciertos– indicarían que los neutrinos pueden viajar a una velocidad superior a la de la luz en el vacío, han convulsionado el mundo de la física.

En efecto, este hecho supone (repito, de ser cierto) que la teoría de la relatividad especial de Einstein no es absolutamente verdadera y que, por tanto, alguno de los postulados en los que se basa no es correcto.

Pero antes de seguir no está de más advertir, como ya han hecho bastantes voces autorizadas (véase, por ejemplo, el artículo de Eduardo Martínez “Cautela sobre los neutrinos que son más veloces que la luz”, TENDENCIAS CIENTÍFICAS, 7-10-2011) que bien podría haber algún error experimental, de tipo sistemático, inadvertido y que, por consiguiente, estos resultados han de esperar a ser confirmados por otros experimentos (uno americano y otro japonés parecen ya estar en proyecto), antes de asumir sus revolucionarias implicaciones .

Los neutrinos son las partículas elementales más extrañas, al menos de las descubiertas experimentalmente y no sólo postuladas. Se presentan en tres tipos diferentes, que en la jerga científica se conocen como “sabores” (de flavour, en inglés): neutrino electrónico (o del electrón), neutrino muónico (o del muón) y neutrino tauónico (o del tauón).

El electrón (e-), el muón (µ-) y el tauón (τ-) – junto con sus correspondientes neutrinos– constituyen las tres familias leptónicas (partículas que no sufren la interacción fuerte); estas tres partículas tienen propiedades muy parecidas, salvo la masa: el muón es unas 200 veces más pesado que el electrón y el tauón unas 17 veces más pesado que el muón.

En el mundo “ordinario”, de objetos compuestos de átomos, sólo está presente la primera familia (electrón y neutrino electrónico), pero las tres son de gran importancia en la física de partículas elementales y desempeñaron un relevante papel en la evolución del universo primigenio.

Extrañas propiedades

La rareza de los neutrinos radica en sus propiedades. Tienen una masa pequeñísima; de hecho, hasta hace unos años se creía que no tenían masa, pero ahora se sabe que la tienen, aunque la del más pesado de ellos, el neutrino tauónico, es seguramente más de un millón de veces menor que la del electrón.

Por otro lado, los neutrinos tienen espín, pero no momento magnético, ya que no poseen carga eléctrica.

Además, oscilan entre ellos, es decir, un neutrino, digamos, electrónico, tiene una cierta probabilidad de convertirse en uno muónico a lo largo del tiempo.

Y lo que es muy importante, apenas interactúan con la materia (trillones de veces menos que la luz, por ejemplo).

Tales propiedades convierten a estas partículas en una verdadera rareza cercana al misterio. No obstante, los neutrinos desempeñan un importante papel en astrofísica y cosmología, sobre todo en la producción de energía en las estrellas y en los mecanismos de producción y emisión de elementos pesados (a partir del litio) que tiene lugar en la explosión de una supernova y que resultan básicos, por ejemplo, en la composición de muchos planetas, entre ellos la Tierra.

Aspectos generales del experimento

Los aspectos generales del experimento OPERA son muy conocidos por haber sido publicados en periódicos y revistas de divulgación, así como en numerosos sitios de Internet. Recordemos lo esencial.

Un haz de neutrinos muónicos bien colimado producido tras la colisión de protones de un acelerador del CERN de Ginebra con materia fueron enviados en línea recta, atravesando la tierra (lo que se puede hacer debido a que los neutrinos prácticamente no interactúan con la materia), hasta el detector OPERA, situado en el laboratorio subterráneo del Gran Sasso, en Italia.

La distancia recorrida fue de 730 km aproximadamente. Empleando sistemas de muy alta precisión para medir la distancia recorrida por los neutrinos y el tiempo de vuelo correspondiente, los investigadores de OPERA llegaron a la conclusión de que la velocidad de estos superó a la de la luz en un 0,00025%.

Aunque esta cantidad es pequeña, su importancia –de ser correcta- es enorme, desde un punto de vista estrictamente básico, como se verá a continuación.