17/Oct/08

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La relatividad de Einstein sobrevive a la prueba del neutrino

Los físicos que trabajaban para refutar la "invariante Lorentz" -la predicción de Einstein de que la materia y las partículas de menor masa se comportarán igual, sin importar en qué sentido giran ni a qué velocidad- no conseguirán esa satisfacción de los neutrinos muon, al menos por el momento, dice un consorcio de científicos

La prueba de la invariante Lorentz, llevada a cabo por los científicos del Experimento MINOS e informado en la edición del 10 de octubre de las Physical Review Letters, empezó con una corriente de neutrinos muon producidos en el acelerador de partículas Fermilab, cerca de Chicago, y terminó con un detector de neutrinos a 750 metros de distancia y 103 metros bajo tierra. Como la Tierra rota diariamente, el rayo de neutrinos también rotó.

"Si hay un campo que puede causar violaciones de invariante Lorentz, deberíamos poder ver sus efectos cuando el rayo gira en el espacio", dijo Stuart Mufson, astrofísico de la Indiana University en Bloomington y jefe de proyecto. "Pero no los vimos. La relatividad de Einstein vive para ver otro día".

Mufson fue rápido en señalar que el informe en las Physical Review Letters no refuta la existencia de un campo que viole Lorentz. A pesar de la sofisticación y la potencia del detector de MINOS, "puede ser que los efectos del campo sean tan extremadamente pequeños que se necesiten herramientas extraordinarias para detectarlos", dijo Mufson.

Mufson es miembro del Experimento MINOS, un consorcio internacional de físicos dedicado a estudiar las misteriosas propiedades de los neutrinos, particularmente sus oscilaciones similares a ondas. MINOS significa Main Injector Neutrino Oscillation Search. Los científicos de MINOS utilizan las instalaciones en Fermilab para crear un rayo de neutrinos. Los neutrinos son apuntados a dos detectores: uno en Fermilab (detector cercano) y otro en la Soudan Mine, al norte de Minnesota (detector lejano).

Para producir los neutrinos, los científicos de MINOS apuntan un rayo de protones a un blanco de carbono. La interacción provoca un rocío de piones (o mesones pi, un tipo de partícula subatómica) algunos de los cuales se desintegran en neutrinos muon en dirección al detector. Los neutrinos viajan a una velocidad cercana a la luz, no son afectados por campos gravitacionales ni magnéticos, y por sus propiedades peculiares, pueden viajar directamente a través de la corteza terrestre sin ser afectados.

La idea de un campo que viola Lorentz se ha vuelto popular entre los físicos teóricos. Las conocidas reglas físicas no hacen muy buen papel al explicar los caóticos momentos inmediatamente después del Big Bang, de modo que algunos físicos están desarrollando nuevas teorías para ordenar el desorden. La posibilidad de que algunas de estas nuevas teorías violen la relatividad fue propuesta por un colega de Mufson, Alan Kostelecky, distinguido profesor de física en la Indiana University en Bloomington. Kostelecky proporcionó algún consejo para el presente informe a los científicos de MINOS.

La "extensión del modelo estándar" de Kostelecky describe los más generales y posibles campos que violan Lorentz que pudieron surgir en el principio del universo, y también une las reglas de la relatividad de Einstein y de la mecánica cuántica post-Einstein.

Una de las implicancias de las ideas de Kostelecky es que el campo que viola Lorentz puede haber sido muy fuerte durante los primerísimos y breves momentos de nuestro universo. Ahora que el universo se ha dilatado a un tamaño considerable, sin embargo, la fuerza del campo que viola Lorentz puede estar severamente reducida, y así su existencia sería difícil de detectar, si efectivamente está en realidad ahí.

"Hasta ahora ningún experimento ha encontrado violaciones a la invariante Lorentz", dijo Mufson. "Eso no significa que dejaremos de buscar. Sabíamos que el Experimento MINOS constituía una nueva manera de buscar violaciones, y en lugares diferentes. Hacemos cosas que son simples y buscamos algo profundo".

Fuente: Science Codex. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard