No hay aún un comunicado oficial de carácter técnico sobre los problemas que han sido detectados en el experimento de OPERA para medir la velocidad de los neutrinos muónicos entre el CERN (CNGS) y Gran Sasso (LNGS).
A partir del comunicado oficial y de lo que han dicho Antonio Ereditato (portavoz de OPERA) y Caren Hagner (coordinadora del grupo alemán de OPERA) lo único que se puede hacer es conjeturar lo que ha podido pasar.
Por lo que parece al mover un cable de fibra óptica se introduce un retraso en el momento en el que se estampa el instante de tiempo en los eventos de los neutrinos, un retraso que podría llegar a ser tan alto como 100 ns.
Eric Shumard nos ofrece una posible conjetura.
Permíteme traducir de forma libre dichos comentarios, aunque quiero dejar muy claro que son conjeturas y que puede que no tengan nada que ver con la verdad. Hasta que no haya comunicación oficial (si la hay) todo lo escrito en esta entrada podría ser mentira.
Shumard cree que se utiliza un fotodiodo que detecta los pulsos que se reciben a través del cable de fibra óptica, cuando la señal del fotodiodo supera cierto umbral la electrónica activa la estampación del instante de tiempo asociado al evento.
Si el cable no está perfectamente alineado con el fotodiodo, el ángulo del cable afectará al instante en el que se supera el umbral, introduciendo
un retraso.
Como la información sobre el instante de tiempo se codifica
en 80 bits que han de ser transmitidos en una ventana de tiempo de 1 ms, Shumard cree que es razonable pensar que se utilizan pulsos con una pendiente (o un borde) bastante suave, lo que acentuaría el efecto
y permitiría entender por qué desalinear el cable de fibra y el fotodiodo puede introducir un retraso tan alto como 100 ns.
Un convertidor optoelectrónico digital está diseñado para dar una salida en binario (dos tensiones que representan un cero o un uno) cuando la luz entrante es mayor que cierto umbral.
Según Shumard, el instante en el que se recibe la señal del GPS se determina integrando la señal óptica que pasa de un valor cero a un valor uno, es decir, en el borde de subida de un pulso óptico.
La primera sección del convertidor optoelectrónico estará formada por un fotodiodo más un amplificador.
Supongamos que el umbral de aceptación de esta primera sección es de 1000 fotones/ns. Si la señal óptica entrante se inicia en el instante t=0
con 0 fotones/ns y luego aumenta linealmente hasta 100000 fotones/ns en un intervalo de tiempo de 100 ns (la pendiente es de 1000 fotones/ns por ns),
el convertidor detectará la señal supera el umbral a partir de T=1 ns.
Si la señal óptica es atenuada en un factor de 10, entonces la pendiente de
la señal óptica entrante será de solo 100 fotones/ns por ns y el convertidor detectará que la señal ha pasado el umbral después de T=10 ns.
Esta explicación parece razonable, pero, repito, es una conjetura concebida por alguien que está fuera de la colaboración OPERA y puede ser completamente errónea, aunque a mí me parezca razonable.
Hasta que no haya un comunicado oficial de carácter técnico no podemos decir más al respecto.
La gran cuestión que cualquiera se plantea al leer una explicación de este tipo es la siguiente (Matt Strassler también se la plantea en esta entrada).
Se tomaron medidas de los neutrinos en 2009, 2010 y 2011, ¿ha estado el cable en la misma posición durante 3 años?
¿Por qué las medidas de los 3 años son, más o menos, consistentes entre sí en cuanto al retraso de unos 60 ns en la llegada de los neutrinos?
¿No se puede reconstruir el efecto del cable a partir de los datos ya obtenidos?
Esta figura está extraída del artículo en ArXiv de OPERA
(he añadido la línea roja donde se esperaba que llegaran los neutrinos);
como cualquier resumen estadístico de una serie de datos muestra una verdad sesgada, pero oculta muchas otras.
Mirando el año 2009 en esta figura da la sensación de que la calibración del sistema de tiempos que hizo a principios de 2010 era muy necesaria.
Los datos de 2010 parecen sesgados hacia abajo, o los de 2011 sesgados hacia arriba.
En cualquier caso, como bien dice Strassler, se diría que o bien el cable no se movió mucho durante la ejecución del experimento, o bien no es la causa principal del resultado obtenido por OPERA.
Solo lo sabremos en mayo; como muy bien ilustra la figura de abajo diseñada por M. Strassler, ahora mismo el resultado del experimento OPERA es solo un interrogante.
En mayo o junio, cuando se publiquen las nuevas medidas, quizás salgamos de dudas.
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