núm 8 |
Tardor del 2011 |
Societat Catalana de Física |
| Inici |
| Sumari |     2/8  |
 | Editorial La redacció |
v>vmax...?Aquest setembre (de 2011) hem rebut la notícia que en un experiment fet a la Terra uns neutrins anaven una miqueta més ràpid que la velocitat de la llum. La veritat és que cap físic s’esperava una notícia així. És d’aquelles notícies que es donen una vegada cada 50... o 100 anys! L’impacte que ha causat en la comunitat científica i en la ciutadania ha estat gran, sobretot els primers dies després de conèixer el fet. “Einstein es va equivocar”, “Es pot viatjar al passat”... són alguns dels titulars que es podien llegir aquests dies als diaris. L’experiment OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) s’està duent a terme des de fa uns tres anys en un accelerador de partícules del CERN (Consell Europeu per a la Recerca Nuclear), situat a Ginebra. Els neutrins viatgen en línia recta a través de la Terra uns 732 km, amb un error d’uns 20 cm, fins al Gran Sasso, on hi ha situat el detector. El autors de l’experiment han analitzat les dades de què disposen i han arribat a la conclusió que els neutrins emprats al seu experiment han anat a una velocitat que, molt aproximadament, ha arribat als 300.007 km/s. No han trobat cap error tècnic ni metodològic i, per tant, aquest és el resultat. Així ho han publicat en un article en què, a més de donar tots els detalls de l’experiència, diuen que són conscients de la potencial importància del resultat i que no en fan cap mena d’interpretació ni teòrica ni fenomenològica, tot esperant que sigui la comunitat científica internacional la que jutgi el resultat, tant des del punt de vista experimental com teòric. A partir d’aquí tota la resta és especulació i deixar volar la imaginació. Què podem aventurar nosaltres, físics corrents? Partirem del fet que ens “creiem” els autors de l’experiment. És a dir, pensem que han aplicat la teoria estàndard i la millor tecnologia a l’hora d’esquivar el munt de dificultats que es deuen haver trobat per fer aquest experiment. D’entrada hem de pensar que el neutrí és una partícula que té una massa petitíssima (interacció gravitatòria absolutament negligible) i sense càrrega elèctrica que només interacciona amb la força feble. Per tant, és una partícula molt difícil de manipular i detectar de forma aïllada. Els neutrins provenen de la desintegració dels protons accelerats a l’SPS (Super Proton Synchrotron) del CERN. Els protons es desintegren (ß+ decay) i emeten un neutró, un positró i un neutrí, p -> n+e++v . És llavors quan els neutrins recorren els 732 km, amb un error d'uns 20 cm, fins que són detectats. Això és el que, explicat d'una manera molt planera, fan a l'experiment l'OPERA. Poden passar dues coses: 1) Efectivament els neutrins han anat més ràpid que la velocitat de la llumSom davant d’un fet que té una importància cabdal. S’obren qüestions de l’estil... Einstein es va equivocar?D’entrada cal dir que quan Einstein va formular la seva teoria a ningú se li va ocórrer dir que Newton s’havia equivocat. Hom diu que les teories sempre són refutables, però mai verificables. No podem dir que algú ha trobat “la veritat”, però sí que podrem dir, tard o d’hora, que el que diu “és fals”. Les teories són “veritat” en el seu àmbit d’aplicació. Quan sorgeix una nova teoria podem dir que el que s’ha trobat també és alguna de les fronteres de l’anterior. Que els neutrins vagin més ràpid que la velocitat de la llum és un fet extraordinari però no vol dir que la seva velocitat v sigui v>vmax. Això últim seria com dir que s’ha descobert “una persona que és més alta que la persona més alta del món”, cosa que ja es veu que és un contrasentit. La teoria de la relativitat recolza en l’existència d’una velocitat màxima amb la qual un observador pot descriure el seu entorn; en particular, pot assignar un temps als esdeveniments que ocorren a una certa distància d’ell. Fins avui es creu que el valor de la velocitat màxima existent a la naturalesa coincideix amb el de la velocitat de la llum. El que ara s’hauria descobert és que no coincideix i que el seu valor és una mica més gran. Caldria utilitzar aquest nou valor en la teoria de la relativitat i canviar (encara que només una miqueta en termes quantitatius) tota la resta d’equacions de les diferents interaccions, començant per les equacions de Maxwell... Aquestes, però, com la teoria de la relativitat d’Einstein (les transformacions de Lorentz) quedarien exactament igual, només que escrites amb aquest nou valor màxim.
S'obre la porta a viatges cap al passat?Amb la interpretació estàndard algú ha dit que els neutrins de l’OPERA han arribat al Gran Sasso abans de sortir de Ginebra... Això d’entrada impressiona molt, no entrarem en detalls. Només direm que si s’utilitza la nova velocitat dels neutrins com a velocitat màxima això ja no passa. Però..., què significa que arribin abans que hagin sortit? Sortida i arribada estan en diferents llocs. Cal estar molt segurs del que estem dient quan assignem temps als diferents esdeveniments. Per estar segurs d’haver fet un viatge al passat hauríem de demanar un experiment com el dels neutrins, però d’anada i tornada. Així sí que sabríem perfectament què vol dir que els neutrins hagin arribat abans de sortir!
2) No...hi deu haver algun errorAixò és el que la gran majoria de físics pensen. El que no és tan evident és quina mena d’error pot ser. Ara, descartant “errors” que posin en dubte la capacitat dels científics que duen a terme l’experiment i tenint en compte que per mesurar temps i distàncies es fa servir la teoria de la relativitat, amb la velocitat de la llum com a màxima, i que el resultat que s’obté pot posar en dubte aquest fet, és probable que haguem de ser molt curosos a l’hora de definir què és distància i com s’ha de mesurar. El que passaria en aquest cas és que no canviarien els fonaments de la teoria, sinó que en milloraríem la comprensió.
I mentrestant?Sigui quin sigui el resultat final de l’experiència OPERA, les actuals tecnologies de la informació i la comunicació han fet possible que aquesta descoberta es comuniqui simultàniament a tot el planeta: a la comunitat científica, però també a les persones no relacionades directament amb la física. Aquest fet és remarcable perquè representa un apropament del coneixement i la recerca científics als ciutadans en general i més concretament als nostres estudiants. El professorat de Física ha de saber aprofitar aquest fet, situat mediàticament a primera línia dels informatius, per treballar amb l’alumnat alguns dels aspectes relacionats amb el descobriment: la física clàssica, la teoria de la relativitat, la història de la ciència, les revolucions científiques... No cal oblidar, i així cal remarcar-ho a l’alumnat, que una teoria científica (com ara la teoria de la relativitat) no és res més que un model que serà vàlid mentre expliqui la realitat i que un descobriment (com pot ser, si es confirma, la superació de la velocitat de la llum) no provoca cap daltabaix, sinó només la necessitat d’elaborar una nova teoria o bé adaptar els models existents actualment. També cal tenir present que les lleis de Newton les continuem utilitzant i aplicant en determinades (la majoria) situacions. És segur, doncs, que la teoria de la relativitat continuarà essent útil per explicar moltes de les situacions d’objectes materials que es mouen a velocitats properes a la de la llum. Un darrer punt que s’ha de tenir en compte: cal anar amb molta cautela i esperar que la comunitat científica internacional confirmi aquest descobriment. Podria arribar a passar, com ha passat amb altres descobriments mediàtics, que després tothom se n’oblidi. Recordeu el descobriment de la fusió freda, que havia de revolucionar positivament la producció energètica mundial? Bé, en tot cas i sigui com sigui, cal aprofitar educativament el ressò mediàtic sobre la descoberta de la velocitat d’aquestes partícules: aprofitem per parlar a l’aula d’aquests neutrins educatius!
|
