Hoy salió el siguiente artículo en el diario el mundo.es:
El CERN halla partículas que se mueven más rápido que la luz
Manuscrito de Einstein con la fórmula de la Teoría de la Relatividad. | E. M.
Reuters | Ginebra
Actualizado jueves 22/09/2011 22:46 horas
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Un equipo internacional de científicos ha encontrado unas partículas, llamadas neutrinos, que viajan más rápido que la luz, según un portavoz de los investigadores. El hallazgo podría suponer un desafío a una de las leyes fundamentales de la física.
Antonio Ereditato, que trabaja en el centro de partículas físicas del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear, por sus siglas en francés) en la frontera franco-suiza, contó a Reuters que los tres años de mediciones han mostrado que los neutrinos se movían 60 nanosegundos más rápido que la luz en una distancia de 730 kilómetros entre Ginebra y Gran Sasso, en Italia.
La luz podría haber cubierto esa misma distancia en alrededor de 2,4 milésimas de segundo, pero los neutrinos tardaron 60 nanosegundos (un nanosegundo equivale a una mil millonésima parte de un segundo) menos que los haces de luz.
"Tenemos mucha confianza en nuestros resultados. Pero necesitamos que otros colegas hagan sus pruebas y lo confirmen por sí mismos", dijo.
Hay que ser prudente
Si se confirma, el descubrimiento podría invalidar una parte clave de la teoría de la relatividad que Albert Einstein enunció en 1905, que asegura que nada en el universo puede viajar más rápido que la luz.
"Queríamos encontrar un error, un error trivial, uno más complicado o un efecto desagradable, pero no lo hemos encontrado", dijo el investigador a la BBC.
"Cuando uno no encuentra nada, entonces dices: Bueno, ahora me veo obligado a salir y pedir a la comunidad que examine esto".
"Es una pequeña diferencia", dijo Ereditato, que también trabaja en la Universidad de Berna en Suiza ", pero conceptualmente es muy importante. El hallazgo es tan sorprendente que, por el momento, todo el mundo debe ser muy prudente".
Sin embargo esto es totalmente INCONCLUYENTE y te digo por qué:
La Relatividad General dice que las partículas con masa tienen líneas de universo de tipo timelike; si la métrica es plana entonces las gedésicas nulas que divergen de un evento p forman la frontera topológica de la zona que puede ser alcanzada por curvas timelike que también divergen de p (proposición 4.5.1 de Hawking y Ellis). En un sistema inercial, las geodésicas nulas tienen la ecuación dx/dt=c, por lo que el teorema anterior implica que para las temporales debe ser dx/dt< c (esto se puede demostrar incluso más fácilmente). La cuestión aquí es que en todo momento interviene el concepto de trayectoria, que no tiene sentido en cuántica.
Ahora, según la formulación del valor inicial de la Relatividad General, cualquier campo físicamente realista debe tener una formulación del valor inicial bien definida. Esto implica, entre otras cosas, que un variación en los datos iniciales de una hipersuperficie S no puede producir una respuesta en el campo para eventos fuera del futuro causal de S. (ya que implicaría que "el campo se las ingenió para mandar información más rápido que la luz" y violar así la proposición anterior). Por otro lado, los neutrinos son partículas cuánticas que deben ser descritas mediante el formalismo de la Teoría Cuántica de Campos si los efectos cuánticos son evidentes (es decir, en los casos donde no se pueda utilizar el concepto de trayectoria; en el caso contrario, los neutrinos no podrían ir más rápido que la luz, como dice la proposición). En Teoría Cuántica de Campos las partículas surgen como excitaciones de un campo cuantizado. Para el campo de Klein-Gordon, por ejemplo, se puede demostrar que la amplitud para encontrar una partícula cuántica fuera del cono de luz es no nula, pero el conmutador del campo evaluado en dos eventos de separación spacelike se anula (con lo cual la medición del campo en uno de los eventos no afecta al campo en el otro evento, lo cual es coherente con la relatividad), todo esto a pesar de que la partícula puede ser encontrada fuera del cono de luz, pero claro, como los efectos cuánticos ahora son evidentes, no se puede aplicar el concepto de trayectoria directamente sobre la partícula y entonces la causalidad debe entenderse a través de la interpretación de campo. Creo que lo que estos señores encontraron es simplemente un neutrino cuántico fuera del cono de luz, ya que según la teoría hay una escasa, pero no nula, probabilidad de que así sea. La clave está en saber si el neutrino puede ser descrito o no mediante una trayectoria, en el caso afirmativo, no podría ir más rápido que la luz, en el caso negativo, hay una escasa probabilidad de que vaya ligeramente más rápido. Sin embargo para saber si esto es así o no, hay que conocer con precisión datos como la masa del neutrino, lo cual no tenemos. Aquí los cálculos del conmutador ("Introduction to Quantum Field Theory" - Peskin, Schroeder):
Detalles de las condiciones que debe cumplir la formulación de valor inicial de una teoría de campos ("General Relativity" - Wald):
La proposición de causalidad que supuestamente habría sido "falseada" (también del Wald):
La mejor forma de saber si es el efecto que yo digo es la siguiente: se debe hacer experimentalmente una distribución de probabilidad de los neutrinos que superan la velocidad de la luz en función de que tanto más rápido lo hacen. Según el cálculo de la Teoría Cuántica de Campos esta distribución debería ser un decaimiento exponencial, es decir, mientras mayor sea la velocidad comparada con la de la luz, entonces menos neutrinos habrá con esa velocidad. El diario cita una diferencia de tiempos del orden de los 60 nanosegundos, fijate que es coherente con lo que yo digo. La mayoría de los neutrinos que se detectan tienen velocidades menores a la de la luz, pero ahora, de vez en cuando, sería posible detectar uno con una velocidad ligeramente mayor a la de la luz, mientras que esta diferencia no sea muy grande (ya que en este caso es máxima la probabilidad, aunque sigue siendo muy baja). Oh, casualidad, esto es precisamente lo que encontraron. Apuesto el bigote de Einstein a que no encuentran un neutrino con una velocidad sustancialmente mayor a la de la luz.
Como verás, el tema es muy complejo y lleno de sutilezas. Lamentablemente el amarillismo periodístico da para todo.
El CERN halla partículas que se mueven más rápido que la luz
Manuscrito de Einstein con la fórmula de la Teoría de la Relatividad. | E. M.
Reuters | Ginebra
Actualizado jueves 22/09/2011 22:46 horas
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Un equipo internacional de científicos ha encontrado unas partículas, llamadas neutrinos, que viajan más rápido que la luz, según un portavoz de los investigadores. El hallazgo podría suponer un desafío a una de las leyes fundamentales de la física.
Antonio Ereditato, que trabaja en el centro de partículas físicas del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear, por sus siglas en francés) en la frontera franco-suiza, contó a Reuters que los tres años de mediciones han mostrado que los neutrinos se movían 60 nanosegundos más rápido que la luz en una distancia de 730 kilómetros entre Ginebra y Gran Sasso, en Italia.
La luz podría haber cubierto esa misma distancia en alrededor de 2,4 milésimas de segundo, pero los neutrinos tardaron 60 nanosegundos (un nanosegundo equivale a una mil millonésima parte de un segundo) menos que los haces de luz.
"Tenemos mucha confianza en nuestros resultados. Pero necesitamos que otros colegas hagan sus pruebas y lo confirmen por sí mismos", dijo.
Hay que ser prudente
Si se confirma, el descubrimiento podría invalidar una parte clave de la teoría de la relatividad que Albert Einstein enunció en 1905, que asegura que nada en el universo puede viajar más rápido que la luz.
"Queríamos encontrar un error, un error trivial, uno más complicado o un efecto desagradable, pero no lo hemos encontrado", dijo el investigador a la BBC.
"Cuando uno no encuentra nada, entonces dices: Bueno, ahora me veo obligado a salir y pedir a la comunidad que examine esto".
"Es una pequeña diferencia", dijo Ereditato, que también trabaja en la Universidad de Berna en Suiza ", pero conceptualmente es muy importante. El hallazgo es tan sorprendente que, por el momento, todo el mundo debe ser muy prudente".
Sin embargo esto es totalmente INCONCLUYENTE y te digo por qué:
La Relatividad General dice que las partículas con masa tienen líneas de universo de tipo timelike; si la métrica es plana entonces las gedésicas nulas que divergen de un evento p forman la frontera topológica de la zona que puede ser alcanzada por curvas timelike que también divergen de p (proposición 4.5.1 de Hawking y Ellis). En un sistema inercial, las geodésicas nulas tienen la ecuación dx/dt=c, por lo que el teorema anterior implica que para las temporales debe ser dx/dt< c (esto se puede demostrar incluso más fácilmente). La cuestión aquí es que en todo momento interviene el concepto de trayectoria, que no tiene sentido en cuántica.
Ahora, según la formulación del valor inicial de la Relatividad General, cualquier campo físicamente realista debe tener una formulación del valor inicial bien definida. Esto implica, entre otras cosas, que un variación en los datos iniciales de una hipersuperficie S no puede producir una respuesta en el campo para eventos fuera del futuro causal de S. (ya que implicaría que "el campo se las ingenió para mandar información más rápido que la luz" y violar así la proposición anterior). Por otro lado, los neutrinos son partículas cuánticas que deben ser descritas mediante el formalismo de la Teoría Cuántica de Campos si los efectos cuánticos son evidentes (es decir, en los casos donde no se pueda utilizar el concepto de trayectoria; en el caso contrario, los neutrinos no podrían ir más rápido que la luz, como dice la proposición). En Teoría Cuántica de Campos las partículas surgen como excitaciones de un campo cuantizado. Para el campo de Klein-Gordon, por ejemplo, se puede demostrar que la amplitud para encontrar una partícula cuántica fuera del cono de luz es no nula, pero el conmutador del campo evaluado en dos eventos de separación spacelike se anula (con lo cual la medición del campo en uno de los eventos no afecta al campo en el otro evento, lo cual es coherente con la relatividad), todo esto a pesar de que la partícula puede ser encontrada fuera del cono de luz, pero claro, como los efectos cuánticos ahora son evidentes, no se puede aplicar el concepto de trayectoria directamente sobre la partícula y entonces la causalidad debe entenderse a través de la interpretación de campo. Creo que lo que estos señores encontraron es simplemente un neutrino cuántico fuera del cono de luz, ya que según la teoría hay una escasa, pero no nula, probabilidad de que así sea. La clave está en saber si el neutrino puede ser descrito o no mediante una trayectoria, en el caso afirmativo, no podría ir más rápido que la luz, en el caso negativo, hay una escasa probabilidad de que vaya ligeramente más rápido. Sin embargo para saber si esto es así o no, hay que conocer con precisión datos como la masa del neutrino, lo cual no tenemos. Aquí los cálculos del conmutador ("Introduction to Quantum Field Theory" - Peskin, Schroeder):
Detalles de las condiciones que debe cumplir la formulación de valor inicial de una teoría de campos ("General Relativity" - Wald):
La proposición de causalidad que supuestamente habría sido "falseada" (también del Wald):
La mejor forma de saber si es el efecto que yo digo es la siguiente: se debe hacer experimentalmente una distribución de probabilidad de los neutrinos que superan la velocidad de la luz en función de que tanto más rápido lo hacen. Según el cálculo de la Teoría Cuántica de Campos esta distribución debería ser un decaimiento exponencial, es decir, mientras mayor sea la velocidad comparada con la de la luz, entonces menos neutrinos habrá con esa velocidad. El diario cita una diferencia de tiempos del orden de los 60 nanosegundos, fijate que es coherente con lo que yo digo. La mayoría de los neutrinos que se detectan tienen velocidades menores a la de la luz, pero ahora, de vez en cuando, sería posible detectar uno con una velocidad ligeramente mayor a la de la luz, mientras que esta diferencia no sea muy grande (ya que en este caso es máxima la probabilidad, aunque sigue siendo muy baja). Oh, casualidad, esto es precisamente lo que encontraron. Apuesto el bigote de Einstein a que no encuentran un neutrino con una velocidad sustancialmente mayor a la de la luz.
Como verás, el tema es muy complejo y lleno de sutilezas. Lamentablemente el amarillismo periodístico da para todo.