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La ciencia lleva muchos años estudiando la teoría de la relatividad de Einstein y analizando si todos los pilares sobre los que se sostiene son suficientemente sólidos. De vez en cuando, alguno se tambalea, mientras que otros cobran aún más fuerza con cada nuevo descubrimiento. Uno de los que están todavía en duda es la invarianza de Lorentz, un principio que, a grandes rasgos, dice que las leyes de la física son las mismas en cualquier dirección del universo. Hay científicos que consideran que este principio podría romperse a escalas extremas. De ser así, Einstein estaría equivocado. No hay nada que le apetezca más a algunos investigadores que quitarle un poco de razón al genio, de ahí que quieran demostrarlo.
Muchas técnicas se postulan como útiles para lograrlo, pero sin duda las que se basan en la detección de neutrinos son de las más estudiadas. Por eso, un equipo de científicos ha estado realizando experimentos con ellos en las profundidades del mar Mediterráneo.
KM3NeT/ORCA. Así se llama el detector de neutrinos ubicado a 2.450 metros de profundidad frente a las costas de Tolón, en Francia. En un estudio publicado recientemente, los científicos del proyecto describen la detección de 5.828 neutrinos atmosféricos, cuyas características no parecen romper la invarianza de Lorentz. De momento, no se le quita la razón a Einstein, aunque esta es solo la primerísima parte de sus experimentos.
¿Por qué neutrinos? Los neutrinos son partículas muy ligeras que no tienen carga e interaccionan mayormente mediante la fuerza débil, por lo que pueden viajar por el cosmos sin interaccionar prácticamente nunca con la materia. Esto los convierte en herramientas muy útiles para mapear el Universo, ya que basta con desandar su camino para ver de dónde vienen. Sería raro que algo los desviase.
Existen tres tipos-o sabores- de neutrinos, dependiendo de la partícula con la que van apareados: electrónicos, muónicos y tauónicos. Se sabe que durante su viaje a lo largo del cosmos pueden cambiar de sabor en un fenómeno conocido como oscilación. Las leyes de la física establecen de forma muy precisa cuándo se producen esos cambios. Por eso son útiles para estudiar la invarianza de Lorentz. Si el resultado siempre es el esperado, se mida en la dirección que se mida, significa que la ley es correcta. Si no, es posible que haya que hacer ciertas correcciones bajo unas condiciones determinadas.
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¿Por qué bajo el mar? Cada segundo, miles de millones de neutrinos atraviesan nuestro cuerpo sin que nos demos cuenta. Son partículas muy difíciles de detectar. Sin embargo, hace tiempo que se sabe que el agua puede ser un buen detector de neutrinos. Si se usa un volumen suficiente, puede llegar un momento en el que interaccionen con alguna partícula. Cuando esto ocurre, liberan unas partículas cargadas prácticamente en la misma dirección que estaba recorriendo el neutrino. Esas partículas, a su vez, emiten una luz azul que, al ser transparente el agua, puede detectarse fácilmente. Una luz que, además, difiere de unos sabores de neutrinos a otros.
Los neutrinos atmosféricos se forman en una mezcla de sabores que la teoría puede predecir. En su recorrido, los neutrinos muónicos cambian de sabor a tasas que también son conocidas. Por eso, al detectar qué tipos llegan finalmente al mar tras recorrer una distancia determinada, se puede ver si todas las predicciones se cumplen.
La profundidad importa mucho. Se colocan los detectores a mucha profundidad para que no haya menos partículas que puedan interferir en los resultados, como los muones procedentes de los rayos cósmicos. En lo más profundo, es más fácil captar los neutrinos, sin interferencias. También hay detectores en el hielo, como el famoso IceCube que recientemente le valió el premio Nobel a uno de sus creadores. Sin embargo, en el caso del estudio que nos ocupa se ha recurrido al mar Mediterráneo, también con buenos resultados.
Incluso mejores. En este estudio se han usado solo 1,4 años de datos de las seis primeras unidades de detección, y aun así igualan la precisión de experimentos veteranos como el mencionado IceCube del polo Sur o el Super-Kamiokande, situado en Japón.
¿Y ahora qué? Además de ORCA, el proyecto KM3NeT cuenta con otro detector, llamado ARCA, que se encuentra a 3.500 metros de profundidad frente a las costas de Sicilia. Mientras que ORCA está especializado en neutrinos atmosféricos de baja energía, ARCA se centra en los neutrinos que vienen del espacio profundo, con una energía mucho mayor. Los autores del estudio quieren analizar también las oscilaciones de los neutrinos en este segundo detector, ya que en este caso, al tener más energía, se acentuarían las posibles variaciones que invalidarían el principio de invarianza de Lorentz.
De momento Einstein sigue teniendo razón en lo que respecta a este principio, pero aún quedan experimentos por delante. No podemos dar nada por seguro.
Imagen |Edward Berbee | Nikhef
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La noticia
Hay físicos empeñados en demostrar que Einstein se equivocó y los neutrinos del Mediterráneo, de momento, no les dan la razón
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Azucena Martín
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