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Out 22

Neutrinos mais rápidos que a luz? Parece que não!

Image: The ICARUS 600-ton detector. Credit: Gran Sasso National Laboratory (LNGS)

A saga da experiência com neutrinos está longe do fim.

Nas últimas semanas a comunidade científica tem-se desdobrado em explicações para tentar encontrar o erro nos dados do OPERA. O número de artigos publicados no serviço de preprint arXiv aproxima-se das duas centenas (não quer dizer que todos sejam credíveis). Contudo, fica aqui uma nota sobre esta experiência: existe muitas fontes de erro! (Para nossos leitores menos esclarecidos, qualquer medição implicitamente tem erros. Erros sistemáticos, estatísticos, etc.)

Alguns desses artigos questionam sobre a sincronização dos relógios como, por exemplo, o que cito a seguir: “Consequentemente, neste referencial a distância viajada por elas [partículas] é mais curta que a distância que separa a fonte emissora e o detetor,” escreve van Elburg. Este fenómeno foi neglicenciado pela equipa do OPERA porque considera que os relógios estão no solo — que na realidade estão — e não em órbita, onde o seu referencial para a sincronização se encontra. Utilizando a altitude, o período orbital, a inclinação ao equador e outras métricas, van Elburg calculou o erro: “O ‘tempo de voo’ observado será mais curto em 32 ns do que o ‘tempo de voo’ baseado num relógio em terra,” escreveu. Como isto foi feito para a localização dos dois relógios, o erro duplica e obtemos a tal falha temporal de 64 nanoseconds. (pode ler-se mais aqui e aqui)

Mais recentemente a experiência ICARUS (irmã do OPERA) deu a reviravolta (ou pelo menos contradiz) ao caso. Segundo Hamish Johnston, os resultados das duas experiências são contraditórias: na medição do tempo (e consequente velocidade) pelo OPERA e na distribuição de energia pelo ICARUS. Ainda refere que “as emissões de pares electrão–positrão teriam um efeito considerável na distribuição de energia dos neutrinos que chegavam ao OPERA e ICARUS, mas nenhuma tem evidências disso.”

A equipa do ICARUS e cujo artigo pode ver aqui, colocou a hipótese de testar o OPERA com base no artigo publicado por Andrew G. Cohen e Sheldon L. Glashow (prémio Nobel da Física). Cohen e Glashow argumentam que os neutrinos superluminais devem perder energia por meio da radiação das interações fracas – o análogo da radiação Cherenkov para uma partícula neutra. Dado a velocidade do neutrino ser c , como a medida pelo OPERA, e dada a distância percorrida até Gran Sasso, pode-se calcular o espectro de energia dos neutrinos observáveis, dado o espectro de produção de energia.

A física é um pouco mais complicada do que resumir tudo num único parágrafo, mas realmente, não precisam de espremer os vossos cérebros: não há nada de muito saber. O que é importante é que existe uma relação clara e simples entre a velocidade ‘superluminal’ e a taxa de diminuição da energia do neutrino. Os neutrinos do CERN são produzidos com uma energia média de 28,2 GeV, e os neutrinos no fim na recepção – a LNGS onde OPERA e ICARUS ambos se situam – deve ter uma energia média de apenas 12,1 GeV para os neutrinos detetados.

A equipa do ICARUS percebeu que o espectro de energia, das interações neutrino detetadas, mostram um acordo muito bom com o movimento de neutrinos à velocidade da luz (e não superior). A distorção do espectro seria muito dramática se a velocidade tivesse sido superior, isto é de tal forma determinante que o ICARUS pode colocar uma restrição muito apertada sobre a velocidade superluminal dos neutrinos: consistente com a velocidade da luz, e não maior do que por mais de quatro partes em 10 bilionésimos (se não estiver familiarizado com milionésimos e bilionésimos, então digamos que: o resultado ICARUS diz que a diferença entre a velocidade dos neutrinos e  a velocidade da luz não pode ser tão grande quanto o observado pelo OPERA, e é certamente menor do que por três ordens de magnitude, e compatível com zero).

Enquanto decorre o processo de tentativas de explicação para os resultados do OPERA, o FERMILAB prepara-se para conduzir, realizando várias atualizações de equipamento, novas experiências no próximo ano, de modo a trazer novidades sobre estes misteriosos neutrinos.

Ao que parece, o reinado do neutrino superluminal está a ficar curto.

Acerca do autor(a)

José Gonçalves

Licenciado e Mestre em Física para o Ensino pela Universidade do Porto.
Criador/gestor do sítio eufisica.com e disseminação do mesmo pelos vários sítios da web.
Para saber mais ir a http://www.linkedin.com/in/eufisica

6 comentários

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  1. Marília Peres

    Obrigada José Gonçalves por teres digerido os artigos e teres colocado aqui um resumo bem elucidativo.

  2. Pedro Seixas

    Pois eu só estava à espera de quando é que eles começariam a encontrar os erros… 😀

  3. Manel Rosa Martins

    Thus we refute the superluminal interpretation of the OPERA result. O número de experiêncis com neutrinos ainda é muito pequeno, a Física e a Ciência produziram mais de 200 papers e é, para já, toda uma disciplina de Físicos especialzados nos neutrinos, neutri-físicos, que ressurge com o interesse das novas gerações de físicos. O primeiro resultado tangível é portanto excelente. :))

    Belo post José, abraço.

  4. José Gonçalves

    Obrigado Marília,
    ainda não os digeri todos os artigos e notícias que vão saindo… nem imaginam!
    Por exemplo:
    MIT
    ““I would say there’s a 98 percent chance this is a systematic error,” Hughes said.

    Scientists note that other predictions of special relativity are valid, and that these neutrinos might be something “special and weird.”

    “Within the theoretical framework, we have been very successful in other parts, which is why it’s hard to isolate this neutrino ‘disease’ in this small sector,” Wilczek said.

    But no one is claiming that the European researchers were careless. On the contrary, Wilczek believes that all of the scientists are “competent, professional experimenters who have been wrestling with this for months and can’t make this go away.”

    “I’m not claiming they’ve done it wrong, I’m saying that it needs looking at very carefully,” added Hughes. “There’s a big difference between precision and accuracy — you can measure with precision a very inaccurate result.” ”
    in http://tech.mit.edu/V131/N44/cern.html

    Ou ainda, este artigo que demonstra que não é possível os neutrinos superluminais: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1110/1110.3642v2.pdf

    e mais, muito mais para ler. 🙂

  5. José Gonçalves

    Obrigado Manel.
    Abraço também para ti.

  6. Paulo

    Ainda não se decidiu se os neutrinos vão ser multados por excesso de velocidade!
    É melhor verificar tudo direitinho, para se ter a certeza que que os “elásticos” aguentam!

  1. Ciência vs. Pseudociência » AstroPT - Informação e Educação Científica

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