Lamentablemente la noticia mas importante en el área de la física de los últimos meses se a convertido en una simple anécdota debido a que los resultado se comprobaron producto de un error instrumental.
En septiembre del 2011 se publicaron los primeros resultados de un experimento internacional llamado OPERA que se desarrolla bajo la montaña del Gran Sasso, en Italia. Los científicos que forman parte de este experimento mantenían en su publicacíon que partículas llamadas neutrino que fueron lanzadas desde el acelerador de partículas de CERN en la frontera de Suiza con Francia y luego fueron captadas por OPERA viajan a una velocidad mayor que la velocidad de la luz. No mucho mayor, solo 7.5 km por segundo más que la velocidad de la luz en el vacio que es aprox. 300000 kilómetros por segundo, estos resultados sorprendieron mucho a la comunidad científica dado que fue la primera vez que se reportaba la existencia de partículas que viajan más rápido que la luz.
la ruta de las partículas de neutrino desde CERN hasta Gran Sasso, fuente: OPERA
Es el momento de aclarar que la teoría de la relatividad restringida de Einstein no prohibe el viaje de las partículas a una velocidad mayor que la velocidad de la luz solo prohibe que partículas que viajan a velocidad por debajo de la velocidad de la luz lleguen a la velocidad de la luz o pasen esa barrera. Pero una partícula hipotética (taquión) que haya empezado su vida a una velocidad mayor que la de la luz no tiene ningún impedimento para viajar a esa velocidad. Si partículas de este tipo existiesen permitirían transmitir informacíon al pasado, hace unos años ya se propuso la posibilidad de generar un anti-telefono . El único problema que presenta este aparato es que nos permitiría recibir la respuesta a nuestra pregunta antes de que la hayamos preguntado y esto provocaría contradicciones causales, es decir ocurriría la reacción antes de la acción que le dió origen.
El neutrino es una partícula muy interesante- no tiene casi masa, con el tiempo cambia su identidad y casi no interactúa con otras partículas, lo que le permite traspasar las rocas como si fueran aire. Esta característica les permitió a los neutrinos, en el proyecto OPERA, cruzar una distancia de 730 km dentro de la tierra. Un pequeño porcentaje de los mismos llegaron a los detectores en Italia y fueron registrados. En realidad el principal objetivo del experimento fue medir el cambio de identidad de los neutrinos. Esta partícula puede aparecer en tres formas-neutrino electrónico, neutrino muónico o neutrino tau- el experimento tenía que encontrar el porcentaje de neutrinos muónicos que se convierten en tau. En el transcurso del experimento los científicos notaron que tenían los medios para medir de forma exacta la velocidad de las partículas.
Despues del exepticismo inicial y de leer el artículo la descripción metódica no dejaba dudas, los cientificos hicieron un trabajo muy serio. De hecho desarrollaron un método estadístico sofisticado que les permitió medir el tiempo de viaje promedio de las partículas desde CERN hasta el Gran Sasso. El único problema que presentaban los resultados era que contradecían las mediciones astronómicas que fueron hechas en 1987 cuando al observar las particulas que llegaron de una supernova (SN1987A) las partículas de la luz llegaron casi al mismo tiempo que los neutrinos lo que significa que si los neutrino fueron más veloces que la luz como lo indicaban los resultados de OPERA tendrían que haber llegado tres años antes.
Apesar de no poder esconder mi emoción por el descubrimiento, a mis alumnos les aconseje esperar que se publiquen mediciones de otros experimentos que confirmen los resultados antes de empezar a contruir el anti-telefono.
Detectores en OPERA. fuente: OPERA
La emoción no duro mucho- en febrero del 2012 reconocieron los miembros de OPERA que una fibra óptica que era parte del sistema de medición no funcionaba correctamente. Poco tiempo despues se publicaron los resultados del proyecto llamado ICARUS el cual se encuentra tambien en el Gran Sasso y sus resultados mostraron el error instrumental.
De hecho el error estadistico era pequeño pero el error instrumental no fue considerado de forma correcta. El error estadistico depende de el número de medicciones que se hacen- cuanto más grande el número de mediciones más pequeño es el error estadístico. Por el contrario el error instrumental depende de cuan exacto es el equipo de medición y de la capacidad de los técnicos para realizar las medicciones y achicar al maximo errores tecnicos como el mal funcionamiento de una fibra óptica...
Lamentablemente hoy por hoy no existe un método que nos permita valorar de forma exacta el error instrumental, este es uno de los mayores problemas de la física experimental, yo creo que de hecho muchos de los resultados que son publicados hoy en dia son menos exactos de lo que los cientificos declaran debido a la valoración incorrecta del error sistemático, es decir hay que tomar los errores de forma relativa.
En el sitio Particle Data Group, se resumen las mediciones de las partículas conocidas hasta hoy, alli aparecen gráficos históricos de las diferentes mediciones (link pdf) en algunos casos la medida más actual esta muy lejos de las medidas anteriores del mismo valor y lo cierto es que es lógico, pero lo interesante es que en esas mismas mediciones anteriores el error calculado era relativamente pequeño es decir que el valor actual de la misma medida esta muy por encima del valor anterior y su error juntos. La conclusion es que en esa época no se calculó correctamente el error sistemático y posiblemente hoy tampoco sea valorado correctamente en parte de las investigaciones. esto no significa que los resultados no sean correctos sino que nos obliga a analizar los resultados de forma más realista.
En el caso del neutrino basicamente el problema no fue la publicación prematura de los resultados, de hecho la publicación de los resultados primarios solo aceleraron el proceso de chequeo del instrumental y el analisis de los resultados por parte de los miembros de OPERA y tambien la busqueda de mediciones nuevas que confirmen o denegen los resultados de OPERA por parte de experimentos paralelos pero por otro lado hoy por hoy es claro que el error sistemático que publicaron era demasiado optimista para ser real por lo que hubiera sido preferible que fueran más modestos y por lo menos en los resultados primarios publicasen un error más realista .
De hecho el error estadistico era pequeño pero el error instrumental no fue considerado de forma correcta. El error estadistico depende de el número de medicciones que se hacen- cuanto más grande el número de mediciones más pequeño es el error estadístico. Por el contrario el error instrumental depende de cuan exacto es el equipo de medición y de la capacidad de los técnicos para realizar las medicciones y achicar al maximo errores tecnicos como el mal funcionamiento de una fibra óptica...
Lamentablemente hoy por hoy no existe un método que nos permita valorar de forma exacta el error instrumental, este es uno de los mayores problemas de la física experimental, yo creo que de hecho muchos de los resultados que son publicados hoy en dia son menos exactos de lo que los cientificos declaran debido a la valoración incorrecta del error sistemático, es decir hay que tomar los errores de forma relativa.
En el sitio Particle Data Group, se resumen las mediciones de las partículas conocidas hasta hoy, alli aparecen gráficos históricos de las diferentes mediciones (link pdf) en algunos casos la medida más actual esta muy lejos de las medidas anteriores del mismo valor y lo cierto es que es lógico, pero lo interesante es que en esas mismas mediciones anteriores el error calculado era relativamente pequeño es decir que el valor actual de la misma medida esta muy por encima del valor anterior y su error juntos. La conclusion es que en esa época no se calculó correctamente el error sistemático y posiblemente hoy tampoco sea valorado correctamente en parte de las investigaciones. esto no significa que los resultados no sean correctos sino que nos obliga a analizar los resultados de forma más realista.
En el caso del neutrino basicamente el problema no fue la publicación prematura de los resultados, de hecho la publicación de los resultados primarios solo aceleraron el proceso de chequeo del instrumental y el analisis de los resultados por parte de los miembros de OPERA y tambien la busqueda de mediciones nuevas que confirmen o denegen los resultados de OPERA por parte de experimentos paralelos pero por otro lado hoy por hoy es claro que el error sistemático que publicaron era demasiado optimista para ser real por lo que hubiera sido preferible que fueran más modestos y por lo menos en los resultados primarios publicasen un error más realista .
Supongo que algún día podremos medir el valor del error sistemático de una forma más exacta y metódica.
