Revoluciones sugeridas

POR GEORGE SIMONS

En el 2011, una rama de la Física, la física de partículas, encargada de estudiar las partículas subatómicas y sus energías más fundamentales, divulgó dos resultados que, de haber sido ciertos tal y como lo expusieron los medios de comunicación, habrían cambiado la historia de las ciencias. No obstante, ambos experimentos fueron cuestionados por anunciarse prematuramente. Júzguelo usted.

Los experimentos y sus titulares

El primer experimento fue divulgado el 4 de abril. Se realizó en las instalaciones del Fermilab, ubicado en Chicago. En el acelerador de partículas Tevatron de Fermilab, se encontró un exceso de partículas que se desviaban del modelo estándar, es decir, una nueva partícula de fuerza no registrada hasta ahora en la naturaleza. Inmediatamente se publicó en la prensa el hallazgo de la partícula de Dios, la que habría conformado la materia después de la explosión del Big Bang.

El segundo experimento se ha divulgado recientemente en setiembre. La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas de inglés) y OPERA (siglas en inglés para Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) difundieron las conclusiones de su experimento: ráfagas de neutrinos habrían superado la velocidad de la luz. En los periódicos, los titulares decían que la teoría de la relatividad estaba en jaque, que una nueva teoría física debería formularse para explicar tal hallazgo.

El novillo de la Física

La física de partículas, también conocida como física de altas velocidades, trabaja a un nivel subatómico de la materia. Busca establecer las leyes que gobiernan las partículas indivisibles y primeras de la realidad, aquellas que justifican que existen para que el universo y la materia sean lo que es.

De ahí que los físicos de partículas busquen recrear las condiciones del Big Bang por medio de máquinas poderosas llamadas aceleradores de partículas. Estos aparatos reproducen las condiciones extremas de energía que desencadenan partículas subatómicas indivisibles, como los neutrinos, quarks o bosones, entre otras partículas y relaciones de energía.

Ambos experimentos divulgados prematuramente buscaron probar y desarrollar una teoría que describa las interacciones fundamentales conocidas entre las partículas más elementales que componen toda la materia e incluso aquellas que deberían existir para que se cree la materia. Es una teoría cuántica de campos llamada modelo estándar, que son todas las leyes de la física que explican la materia y energía que conocemos.

Este modelo se divide en tres partes: las partículas “de materia”, las partículas mediadoras de las fuerzas y el bosón de Higgs. Es algo así como un elaborado “catálogo” de toda partícula y energía fundamental a nivel subatómico. En ese “catálogo” se encuentran las partículas subatómicas llamadas neutrinos.

Más rápido que su sombra

Los experimentos del CERN-OPERA, que observaron neutrinos viajando más rápido que la luz, tenían dos objetivos. Por un lado, estudiar la naturaleza de la masa del neutrino viendo su oscilación (de un neutrino muónico a un neutrino tauónic) y la medición de su velocidad.

Por medio del acelerador de partículas más poderoso del mundo, LHC (Large Hadron Collider), ubicado en el laboratorio en Suiza del CERN, se generaron billones de billones de neutrinos que fueron dirigidos al laboratorio de OPERA, en Italia. Estos neutrinos, partículas sumamente inestables, fueron dirigidos, no a través de un conducto que conectará al laboratorio del CERN con el de OPERA, sino que atravesaron por debajo de la tierra, a una profundidad de 730 km, para llegar a un detector en OPERA (de gran volumen y precisión). El resultado fue que los neutrinos enviados llegaron 60 nanosegundos antes que los 2.3 milisegundos que tardó la luz.

Una parte de los científicos de este experimento se opuso a la divulgación prematura de estos resultados, ya que no se había descartado aún de manera exhaustiva cualquier tipo de error en los cálculos o revisado los aspectos técnicos que podrían explicar tal anomalía. Por ello estos científicos no firmaron la divulgación del experimento. Después de todo, lo que decían los resultados era físicamente imposible: la velocidad de la luz no podía haber sido superada.

Revolución anticipada

No tardaron otros científicos en notar teóricamente la imposibilidad de ello. En efecto, al cierre de esta edición, más de 40 papeles, que explican los posibles errores de este experimento, han sido colgados en la conocida página de divulgación científica académica www.arxiv.org. Entre ellos la prensa especializada, como Physicsworld o Discovery News, destaca el trabajo de Roland van Elburg, de la Universidad de Groningen de Holanda, publicado el 12 de octubre.

Van Elburg afirma que los neutrinos no viajaron más rápido que la luz, ya que el experimento no contó las milésimas de segundo que tarda la sincronización de los relojes GPS usados en ambos laboratorios. Es decir, dado que los relojes GPS no son estacionarios, su movimiento genera una diferencia ínfima de tiempo que explicaría la mayor velocidad que atribuye el CERN-OPERA a los neutrinos, unos 64 nanosegundos según los cálculos de Van Elburg.

El simple hecho que haya discrepancia entre los mismos científicos del CERN y OPERA que realizaron el experimento indicaba la falta de una revisión exhaustiva de estos cálculos. ¿Sería esto motivo suficiente para que no se publique ese resultado?

La partícula de Dios

Meses antes, en abril del 2011, científicos del laboratorio Fermilab, en Illinois, EEUU, anunciaron que tras numerosos choques de protones y antiprotones se habían encontrado partículas subatómicas en apariciones que duraron apenas nanosegundos. Las partículas objeto de estos experimentos son de una sutileza peculiar, con pesos, por ejemplo, de más o menos una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno, pero con unidades de energías inmensas como los teraelectronvoltios. De acuerdo con el comunicado del Fermilab: “aunque estamos lejos de ser conclusivos al respecto, este exceso podría representar un nuevo tipo de física, una partícula o un nuevo bosón llevando una nueva fuerza de la naturaleza”. 

Sin embargo, rápidamente la comunidad científica se mostró escéptica, pues el exceso podía deberse a una falla humana. Muchos rumores se dieron, y al final el experimento recibió una significación estadística de 3 sigma, es decir, 1 de 370 de que el exceso no sea real, lo cual no califica para un descubrimiento. Por ello el experimento deberá repetirse en el acelerador de partículas LHC de CERN.

Lamentablemente la potencia del acelerador de partículas de Tevatron, de Fermilab (que debió cerrar en octubre por falta de presupuesto), no pudo generar la cantidad excepcionalmente grande de energía que se requiere para crear y luego observar esta partícula bajo circunstancias de laboratorio. Estamos hablando del agente que habría dado la fuerza para formar las galaxias, las estrellas y los planetas luego del caos del Big Bang hace 13.7 mil millones de años.

Recientemente Rolf Heuer, director general del CERN, en una entrevista a Reuters, ha sostenido que los resultados de Fermilab no son concluyentes, por lo que se necesita repetir el experimento para demostrar la existencia de esta partícula, que en abril se anunció precipitadamente como la partícula de Dios, o una nueva fuerza en la naturaleza.

Atentos, pues, a la física de partículas, toda vez que por ahí parece que vendrá la siguiente gran revolución en la historia de las ciencias.