Quem respondeu à chamada foi Ramanath Cowsik, PhD, professor de física em Artes e Ciências e diretor do Centro McDonnell para Ciências Espaciais da Universidade de Washington em St. Louis.
NA revista Physical Review Letters, Cowsik e seus colaboradores colocam o dedo sobre o que parece ser um problema insuperável com experiências.
A experiência OPERA, uma colaboração entre o laboratório de física do CERN, em Genebra, Suíça, e os Laboratórios Nazionali del Gran Sasso (LNGS) em Gran Sasso, na Itália, cronometraram partículas chamadas neutrinos viajando pela Terra a partir do laboratório de física CERN até um detetor num laboratório subterrâneo de Gran Sasso, a uma distância de cerca de 730 km (cerca de 450 milhas).
Foi publicado na revista Physics Letters B que os neutrinos chegaram ao Gran Sasso cerca de 60 nanossegundos mais cedo do que teriam chegado se eles estivessem a viajar à velocidade da luz no vácuo.
Pensa-se que os neutrinos possuem uma pequena, mas não nula, massa. Segundo a teoria da relatividade especial, qualquer partícula que tem massa pode chegar perto, mas não consegue atingir a velocidade da luz. Portanto, neutrinos superluminais (mais rápidos do que a luz) não deveriam existir.
Os neutrinos na experiência foram criados por protões em alta velocidade a colidir com um alvo estacionário, produzindo um feixe de pions - partículas instáveis que foram magneticamente focadas num longo túnel onde se deterioraram durante o percurso em muons e neutrinos.
Os muons foram parados no fim do túnel, mas os neutrinos, que deslizam através da matéria como fantasmas através de paredes, atravessaram a barreira e desapareceram na direção de Gran Sasso.
No seu artigo, Cowsik e uma equipa internacional de colaboradores teve um olhar mais atento sobre a primeira etapa deste processo. "Temos investigado se o decaimento de um pion produziria neutrinos superluminais, assumindo que a energia e o momento são conservados", diz ele.
Os neutrinos de OPERA tinham energias de cerca de 17 gigaelectron volts. "Eles tinham uma enorme energia, mas muito pouca massa", diz Cowsik ", então eles devem deslocar-se muito rápido." A questão é se eles foram mais rápidos que a velocidade da luz.
"Nós mostramos neste artigo que, se o neutrino que sai de um decaimento de um pion estava a deslocar-se mais rápido do que a velocidade da luz, a vida do pion iria aumentar, e o neutrino levaria uma menor fração da energia partilhada pelo neutrino e o muon ", Cowsik diz. "Mais ainda", diz ele, "essas dificuldades só aumentarão à medida que aumenta a energia do pion.
"Então, estamos a dizer que no quadro atual da física, neutrinos superluminais seriam difíceis de produzir", explica Cowsik. Além disso, diz ele, há uma verificação experimental sobre esta conclusão teórica. A criação de neutrinos do CERN é duplicada naturalmente quando os raios cósmicos atingem a atmosfera da Terra.
Um observatório de neutrinos chamado IceCube detecta esses neutrinos quando eles colidem com outras partículas gerando muons que deixam rastos de luz como um arado no gelo espesso e claro da Antártida.
"O IceCube viu neutrinos com energias 10.000 vezes superiores à que a experiência OPERA está a criar", diz Cowsik. "Assim, as energias dos pions progenitores devem ser proporcionalmente grande. Cálculos simples, com base na conservação de energia e momento, ditam que as vidas desses pions deve ser muito longa para eles decairem em neutrinos superluminais.
"Mas a observação de neutrinos de alta energia pelo IceCube indica que esses pions de alta energia decaem de acordo com as ideias padrão da física, gerando neutrinos cuja velocidade se aproxima da luz, mas nunca a ultrapassa.
A objeção de Cowsik para os resultados da OPERA não é a única que tem sido levantada. Os físicos Andrew G. Cohen e Sheldon Glashow L. publicaram um artigo na Physical Review Letters mostrando que neutrinos superluminais rapidamente se radiariam energia na forma de pares eletrão-positrão.
"Estamos a dizer que, dada a física como a conhecemos hoje, deve ser difícil de produzir qualquer neutrino com velocidade superluminal, e Cohen e Glashow estão a dizer que mesmo que você o consiga, eles irradiam rapidamente perdendo a sua energia e desacelerando, "Cowsik diz.
"Tenho grande respeito pelos investigadores da OPERA", Cowsik acrescenta. "Eles detetaram velocidades mais rápidas que a luz quando analisaram os seus dados em março, mas eles lutaram durante meses para eliminar possíveis erros na sua experiência antes de o publicar.
"Não encontrando nenhum erro", Cowsik diz, "eles tinham a obrigação ética de o publicar para que a comunidade ajudasse a resolver a dificuldade. Esse é o código que os físicos seguem", diz ele.
NA revista Physical Review Letters, Cowsik e seus colaboradores colocam o dedo sobre o que parece ser um problema insuperável com experiências.
A experiência OPERA, uma colaboração entre o laboratório de física do CERN, em Genebra, Suíça, e os Laboratórios Nazionali del Gran Sasso (LNGS) em Gran Sasso, na Itália, cronometraram partículas chamadas neutrinos viajando pela Terra a partir do laboratório de física CERN até um detetor num laboratório subterrâneo de Gran Sasso, a uma distância de cerca de 730 km (cerca de 450 milhas).
Foi publicado na revista Physics Letters B que os neutrinos chegaram ao Gran Sasso cerca de 60 nanossegundos mais cedo do que teriam chegado se eles estivessem a viajar à velocidade da luz no vácuo.
Pensa-se que os neutrinos possuem uma pequena, mas não nula, massa. Segundo a teoria da relatividade especial, qualquer partícula que tem massa pode chegar perto, mas não consegue atingir a velocidade da luz. Portanto, neutrinos superluminais (mais rápidos do que a luz) não deveriam existir.
Os neutrinos na experiência foram criados por protões em alta velocidade a colidir com um alvo estacionário, produzindo um feixe de pions - partículas instáveis que foram magneticamente focadas num longo túnel onde se deterioraram durante o percurso em muons e neutrinos.
Os muons foram parados no fim do túnel, mas os neutrinos, que deslizam através da matéria como fantasmas através de paredes, atravessaram a barreira e desapareceram na direção de Gran Sasso.
No seu artigo, Cowsik e uma equipa internacional de colaboradores teve um olhar mais atento sobre a primeira etapa deste processo. "Temos investigado se o decaimento de um pion produziria neutrinos superluminais, assumindo que a energia e o momento são conservados", diz ele.
Os neutrinos de OPERA tinham energias de cerca de 17 gigaelectron volts. "Eles tinham uma enorme energia, mas muito pouca massa", diz Cowsik ", então eles devem deslocar-se muito rápido." A questão é se eles foram mais rápidos que a velocidade da luz.
"Nós mostramos neste artigo que, se o neutrino que sai de um decaimento de um pion estava a deslocar-se mais rápido do que a velocidade da luz, a vida do pion iria aumentar, e o neutrino levaria uma menor fração da energia partilhada pelo neutrino e o muon ", Cowsik diz. "Mais ainda", diz ele, "essas dificuldades só aumentarão à medida que aumenta a energia do pion.
"Então, estamos a dizer que no quadro atual da física, neutrinos superluminais seriam difíceis de produzir", explica Cowsik. Além disso, diz ele, há uma verificação experimental sobre esta conclusão teórica. A criação de neutrinos do CERN é duplicada naturalmente quando os raios cósmicos atingem a atmosfera da Terra.
Um observatório de neutrinos chamado IceCube detecta esses neutrinos quando eles colidem com outras partículas gerando muons que deixam rastos de luz como um arado no gelo espesso e claro da Antártida.
"O IceCube viu neutrinos com energias 10.000 vezes superiores à que a experiência OPERA está a criar", diz Cowsik. "Assim, as energias dos pions progenitores devem ser proporcionalmente grande. Cálculos simples, com base na conservação de energia e momento, ditam que as vidas desses pions deve ser muito longa para eles decairem em neutrinos superluminais.
"Mas a observação de neutrinos de alta energia pelo IceCube indica que esses pions de alta energia decaem de acordo com as ideias padrão da física, gerando neutrinos cuja velocidade se aproxima da luz, mas nunca a ultrapassa.
A objeção de Cowsik para os resultados da OPERA não é a única que tem sido levantada. Os físicos Andrew G. Cohen e Sheldon Glashow L. publicaram um artigo na Physical Review Letters mostrando que neutrinos superluminais rapidamente se radiariam energia na forma de pares eletrão-positrão.
"Estamos a dizer que, dada a física como a conhecemos hoje, deve ser difícil de produzir qualquer neutrino com velocidade superluminal, e Cohen e Glashow estão a dizer que mesmo que você o consiga, eles irradiam rapidamente perdendo a sua energia e desacelerando, "Cowsik diz.
"Tenho grande respeito pelos investigadores da OPERA", Cowsik acrescenta. "Eles detetaram velocidades mais rápidas que a luz quando analisaram os seus dados em março, mas eles lutaram durante meses para eliminar possíveis erros na sua experiência antes de o publicar.
"Não encontrando nenhum erro", Cowsik diz, "eles tinham a obrigação ética de o publicar para que a comunidade ajudasse a resolver a dificuldade. Esse é o código que os físicos seguem", diz ele.
Fonte: Science Daily
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