Algunos investigadores me han pedido mi opinión en relación a los datos sobre los neutrinos superlumínicos del experimento IceCube, que son datos en contra de que sean superlumínicos; estas noticias, y muchas otras, hacen referencia al artículo técnico de Ramanath Cowsik, Shmuel Nussinov, Utpal Sarkar, “Superluminal Neutrinos at OPERA Confront Pion Decay Kinematics,” Phys. Rev. Lett. 107: 251801, 16 Dec. 2011.
Lo primero es lo primero, estos tres investigadores no son miembros de la Colaboración IceCube y dicho artículo no es un artículo de dicha colaboración.
Lo segundo, el análisis cinemático que presenta dicho artículo está basado
en hipótesis “razonables” que podrían ser incorrectas.
Veamos cuáles son dichas hipótesis y cuáles son sus consecuencias.
Un pión sublumínico que decae (o se desintegra) en un muón sublumínico
y un neutrino muónico superlumínico puede violar la invarianza Lorentz o no.
El experimento OPERA ha observado neutrinos superlumínicos que violan
la invarianza Lorentz, ya que su dependencia E(p), entre su energía
y su momento lineal, no es la predicha por la teoría de la relatividad
especial para taquiones.
Cowsik y sus colegas cuantifican esta violación obteniendo una desigualdad válida para cualquier expresión general E(p),, bajo las condiciones de que se cumple la conservación de la energía y el momento, la energía es positiva
y la velocidad v=dE(p)/dp.
Bajo estas condiciones “razonables” la violación de la invarianza Lorentz
se cuantifica mediante un parámetro η que cumple que 0 ≤ η ≤ 1−m/M,
donde m y M son las masas en reposo del muón y del pión, respectivamente; no hay violación para η=0 y ésta es máxima en el otro extremo.
La velocidad de los neutrinos relativa a la velocidad de la luz en el vacío,
α=(v−c)/c, es una función del parámetro de violación de la invarianza Lorentz, es decir, α (η); esta relación es cinemática y se cumple para cualquier relación general E(p) bajo las hipótesis del artículo.
Para los neutrinos observados en el experimento OPERA, la relación general predice α < 4 × 10-6, sin embargo, el resultado experimental es
α < 2,5 × 10-5; por tanto, los autores concluyen que debe haber
un error sistemático en el experimento OPERA.
Por supuesto, se puede dar el caso de que las hipótesis de partida
sean incorrectas.
Los autores utilizan datos de IceCube y otros experimentos que detectan neutrinos de los rayos cósmicos para acotar el valor de α (η); el valor
más restrictivo viene dado por IceCube que afirma que α < 10-12
para neutrinos muónicos, aunque para los neutrinos electrónicos observados gracias a la supernova SN 1987A se tiene que α < 10-20.
Los autores concluyen de su análisis cinemático “general” que los neutrinos muónicos de OPERA no pueden ser superlumínicos porque su predicción
para el valor de α (η) es un orden de magnitud menor que el observado.
En mi opinión, afirmar que su conclusión deriva de IceCube es interpretar
de forma sesgada el artículo técnico.
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