La ilusión del neutrino

Ante tanto revuelo sobre los neutrinos que van más rápido que la luz voy a escribir un poco para aclarar de qué se habla. Todo esto será a título informativo porque realmente hay cosas más complicadas y al final resulta que los datos recogidos tenían error que provenía de unas fibras ópticas mal conectadas. Sorprendentemente, el director del proyecto dimitió cuando lo que hay que hacerle es un homenaje a su empresa titánica de detección, cálculos, calibraciones y la manera de cronometrar el proceso. Muchos incultos dicen que es porque se creía un ser superior capaz de romper nuestros esquemas, yo digo que tuvo un fallo humano en algo tan ligero que a muchos nos pasaría desapercibido.

En primer lugar comentaré qué es el modelo estándar y qué se entiende por neutrino. La materia y su interacción consigo misma está compuesta de dos tipos de partículas: los fermiones (que si están en el mismo estado se excluyen y forman la materia tal cual como entendemos) y los bosones (en el mismo estado pueden estar y sería la forma de interacción entre fermiones). El modelo estándar es la teoría utilizada actualmente para entender los pilares de la materia y las fuerzas de la naturaleza, aunque no consideran la gravedad: nuclear fuerte, nuclear débil y electromagnética. Las partículas que pueden interaccionar con la fuerza fuerte se les llama hadrones y en ellos se engloban los quarks y sus variantes (mesones y bariones). Son partículas que no se pueden observar aisladas y tienen gran masa. Por otro lado, las partículas que no son hadrones se engloban en los leptones cuyo representante más conocido es el electrón. En la familia de los leptones están las partículas que interaccionan electromagnéticamente y las que no, lugar donde se localizan los neutrinos. Son tres, asociados a los leptones electromagnéticos y son difíciles de detectar por su pequeña masa (luego gravitacionalmente está descartada la detección) y que solo interaccionan con la fuerza débil. A parte de todo este chorro de partículas se cuentan los bosones de intercambio (que la aparición de masa la da la hipotética partícula llamada bosón de Higgs que no da masa al fotón electromagnético pero sí se la da a los tres bosones débiles, que por teoría de la Gran Unificación en realidad son cuatro variantes de la misma partícula) y todas las antipartíulas a las citadas. En el experimento se detectaron neutrinos muónicos procedentes del LCH en Suiza. Allí colisionaron dos protones y dieron lugar a kaones que degeneraban en un par neutrino-antineutrino. En Italia pusieron un detector enorme y midiendo con alta precisión la distancia que los separaba y el tiempo de la creación del par y la detección indicaron, con cálculos precisos de error, que llegaron antes que la luz que podría haberse emitido en ese instante. Ya había casos similares de supernovas estelares que traían neutrinos electrónicos casi a la par que los fotones, por lo que iban muy rápido, pero esto chocaba con la lógica de la relatividad especial de Einstein.

Realmente, en la carrera nunca me dijeron que las partículas no podían ir más rápido que la luz, solo dijeron que la velocidad de la luz es una cota para las partículas con masa, es decir, para llevar una masa por pequeña que sea a la velocidad de la luz es necesaria una energía infinita. Pero no dice de ir más rápido que ella. Recuerdo una clase de Electromagnetismo de tercero que una tarde dedicamos a hacer física de taquiones, que son partículas hipotéticas cuya existencia no hay sido demostrada convincentemente y que tienen la característica que viajan a mayor velocidad que la luz. O sea, el rango de velocidades de 0 al infinito puede ocuparse con partículas con masa, excepto el valor de 300000 km/s que es para las partículas sin masa. Mientras no esté demostrada su existencia entonces solo se puede hacer matemáticas con las fórmulas relativistas que sí sirven físicamente para los tardiones (o todo lo sublumínico). Experimental y matemáticamente se demuestra que al irse acercando a la velocidad de la luz se da una contracción en las longitudes y una dilatación del tiempo respecto a un observador en un sistema de referencia fijo: verá las cosas más cortas y que tardan más en envejecer. Sorpendentemente, en la nave hipotética un observador mediría las mismas distancias y comprobaría que su reloj funciona bien. ¿Qué pasaría hipotéticamente para los taquiones? El factor de Lorentz indica la deformación espacio-tiempo y es la raíz cuadrada de la unidad menos el parámetro beta al cuadrado. Beta es la división de la velocidad que se tiene por la de la luz, por lo que se hace que ese factor siempre sea real, puesto que beta vale entre 1 y 0. Los taquiones entonces tendrían su valor beta entre 1 e infinito por lo que la raíz cuadrada no podría resolverse con números reales, por lo que habría que considerar los complejos. Con esto entonces entra en las sorprendentes propiedades que tendrían estas partículas. Su masa sería negativa e imaginaria y de haber sido cierto lo de los neutrinos habría que haber redefinido la definición de masa para que tuviese sentido físico una masa imaginaria (ya no sería la cantidad de materia), como si fuera la amortiguación de una propiedad o algo así. La inercia haría que la estabilidad del taquión se daría a velocidades cada vez mayores y la contracción del tiempo llegaría a ser negativa, es decir, el principio de causalidad macroscópico que estamos acostumbrados a comprobar y que se aplica en electrodinámica para partículas cargadas a gran velocidad no valdría, la causa sería antes que el efecto, es decir, el intervalo de tiempo entre un suceso y el siguiente sería negativo: se habría viajado atrás en el tiempo. La revolución física que podría haber traído esto sería abrumadora, no solo por la necesidad de redefinir conceptos clásicos sino por el concepto de espacio-tiempo que tenemos y sucesión de acontecimientos que hemos definido como lógica. Su posible aplicación en viajes en el tiempo sería una quimera aún, por la barrera de la velocidad de la luz pero los conceptos físicos y los fenómenos que aún no encuentran explicación podrían ser resueltos. Quizás llevando una partícula a una velocidad cercana a la de la luz y forzando al principio de incertidumbre de Heisenberg donde la velocidad no es un punto definido sino una distribución de velocidades con una cierta probabilidad cada una en donde sería posible que saltase la partícula (algo así como el efecto túnel cuántico) a velocidades taquiónicas sin pasar por la lumínica. Pero hoy por hoy ha sido desmentido el experimento y a la espera de que en el futuro se demuestren ciertos o imposibles los taquiones solo nos queda lugar para soñar.