Neutrinos mais rápidos que a luz? Parece que não!

Image: The ICARUS 600-ton detector. Credit: Gran Sasso National Laboratory (LNGS)

A saga da experiência com neutrinos está longe do fim.

Nas últimas semanas a comunidade científica tem-se desdobrado em explicações para tentar encontrar o erro nos dados do OPERA. O número de artigos publicados no serviço de preprint arXiv aproxima-se das duas centenas (não quer dizer que todos sejam credíveis). Contudo, fica aqui uma nota sobre esta experiência: existe muitas fontes de erro! (Para nossos leitores menos esclarecidos, qualquer medição implicitamente tem erros. Erros sistemáticos, estatísticos, etc.)

Alguns desses artigos questionam sobre a sincronização dos relógios como, por exemplo, o que cito a seguir: “Consequentemente, neste referencial a distância viajada por elas [partículas] é mais curta que a distância que separa a fonte emissora e o detetor,” escreve van Elburg. Este fenómeno foi neglicenciado pela equipa do OPERA porque considera que os relógios estão no solo — que na realidade estão — e não em órbita, onde o seu referencial para a sincronização se encontra. Utilizando a altitude, o período orbital, a inclinação ao equador e outras métricas, van Elburg calculou o erro: “O ‘tempo de voo’ observado será mais curto em 32 ns do que o ‘tempo de voo’ baseado num relógio em terra,” escreveu. Como isto foi feito para a localização dos dois relógios, o erro duplica e obtemos a tal falha temporal de 64 nanoseconds. (pode ler-se mais aqui e aqui)

Mais recentemente a experiência ICARUS (irmã do OPERA) deu a reviravolta (ou pelo menos contradiz) ao caso. Segundo Hamish Johnston, os resultados das duas experiências são contraditórias: na medição do tempo (e consequente velocidade) pelo OPERA e na distribuição de energia pelo ICARUS. Ainda refere que “as emissões de pares electrão–positrão teriam um efeito considerável na distribuição de energia dos neutrinos que chegavam ao OPERA e ICARUS, mas nenhuma tem evidências disso.”

A equipa do ICARUS e cujo artigo pode ver aqui, colocou a hipótese de testar o OPERA com base no artigo publicado por Andrew G. Cohen e Sheldon L. Glashow (prémio Nobel da Física). Cohen e Glashow argumentam que os neutrinos superluminais devem perder energia por meio da radiação das interações fracas – o análogo da radiação Cherenkov para uma partícula neutra. Dado a velocidade do neutrino ser v > c , como a medida pelo OPERA, e dada a distância percorrida até Gran Sasso, pode-se calcular o espectro de energia dos neutrinos observáveis, dado o espectro de produção de energia.

A física é um pouco mais complicada do que resumir tudo num único parágrafo, mas realmente, não precisam de espremer os vossos cérebros: não há nada de muito saber. O que é importante é que existe uma relação clara e simples entre a velocidade ‘superluminal’ e a taxa de diminuição da energia do neutrino. Os neutrinos do CERN são produzidos com uma energia média de 28,2 GeV, e os neutrinos no fim na recepção – a LNGS onde OPERA e ICARUS ambos se situam – deve ter uma energia média de apenas 12,1 GeV para os neutrinos detetados.

A equipa do ICARUS percebeu que o espectro de energia, das interações neutrino detetadas, mostram um acordo muito bom com o movimento de neutrinos à velocidade da luz (e não superior). A distorção do espectro seria muito dramática se a velocidade tivesse sido superior, isto é de tal forma determinante que o ICARUS pode colocar uma restrição muito apertada sobre a velocidade superluminal dos neutrinos: consistente com a velocidade da luz, e não maior do que por mais de quatro partes em 10 bilionésimos (se não estiver familiarizado com milionésimos e bilionésimos, então digamos que: o resultado ICARUS diz que a diferença entre a velocidade dos neutrinos e  a velocidade da luz não pode ser tão grande quanto o observado pelo OPERA, e é certamente menor do que por três ordens de magnitude, e compatível com zero).

Enquanto decorre o processo de tentativas de explicação para os resultados do OPERA, o FERMILAB prepara-se para conduzir, realizando várias atualizações de equipamento, novas experiências no próximo ano, de modo a trazer novidades sobre estes misteriosos neutrinos.

Ao que parece, o reinado do neutrino superluminal está a ficar curto.