Última (?) Edición: El "problema" está resuelto: era principalmente un problema en la cadena de distribución, debido a una fibra óptica mal atornillada. aquí se proporciona una descripción de alto nivel del problema y aquí una explicación más detallada de la investigación.

Lista de posibles sesgos sistemáticos

Pensé que sería una buena idea enumerar los posibles sesgos sistemáticos que podrían llevar al personaje de xkcd a ganar su apuesta. Como muchos físicos (incluyendo, supongo, mucha gente de la colaboración OPERA), creo que terminará como la anomalía de Pioneer. Por supuesto, la lista actual solo contiene sesgos que son poco probables, pero menos improbables que una violación de causalidad.

Errores de ubicación y desviaciones de los relojes

El artículo arXiv los estudió, y parece excluirlo. La distancia parece conocerse dentro de los 20 cm y la sincronización parece estar dentro de los 15 ns (6,9 estadístico y 7,4 sistemático). Sin embargo, si esta fuera la explicación, sería bastante aburrido.

Actualización: Los rumores parecen decir que la explicación aburrida es la buena.

No se detectan los mismos neutrinos

Los neutrinos se emiten en una ventana de 10,5 µs, 175 veces más larga que el efecto observado. Es posible que el neutrino emitido temprano no sea exactamente el mismo que el emitido tarde. La oscilación de neutrinos podría, por ejemplo, hacer que el neutrino temprano sea más detectable por el detector distante.

Sin embargo, los detectores se construyeron para medir la oscilación, así que supongo que la colaboración de OPERA lo pensó y lo rechazó. por cualquier razón. Supongo que una explicación en este sentido significaría una nueva física de partículas interesante.

Actualización: Esta posibilidad está excluida por un nuevo experimento con pulsos de 3 ns.

Errores en el análisis de tiempo estadístico

El tiempo en sí se basa en un análisis estadístico bastante elaborado. Además, los pulsos son bastante largos (10 μs), por lo que un error en este análisis podría fácilmente ser del orden de magnitud.

Actualización: Esta posibilidad excluida por un nuevo experimentar con pulsos de 3 ns.

Tiene algunas respuestas más extensas que ya se actualizaron, pero aquí hay una declaración concisa de la situación a mediados de 2014:

1. Una medición independiente del ICARUS colaboración, utilizando también neutrinos que viajan desde el CERN al Gran Sasso pero utilizando detectores independientes y hardware de temporización, encontró tiempos de detección "compatibles con la llegada simultánea de todos los eventos con igual velocidad, la de la luz".

2. En un comunicado de prensa editado (y probablemente también en la literatura revisada por pares), los cuatro experimentos de neutrinos en Gran Sasso informan resultados consistentes con la relatividad.

3. Los murmullos que comienzan unos meses después del informe inicial, de que un cable suelto causó un error en la cadena de distribución, han sido aceptados por los experimentadores. Frédéric Grosshans se vincula a una agradable discusión de Matt Strassler que incluye esta imagen: Puede ver claramente que la compensación de tiempo se introdujo a mediados de 2008 y no se corrigió hasta finales de 2011.

Es importante recordar la magnitud del problema aquí. En el vacío, la velocidad de la luz es de un pie por nanosegundo. En el cable coaxial de cobre / polietileno es más lento, alrededor de seis pulgadas por nanosegundo, y en fibra óptica es comparable. Un conector de cable defectuoso puede tomar una hermosa señal lógica digital y reflejar parte de ella de regreso al emisor, de una manera dependiente del tiempo, convirtiendo la señal recibida en un lío analógico con una forma complicada. Y un cable puede estropearse si alguien lo golpea de manera incorrecta con el trasero mientras trabaja en la sala de electrónica.

(De hecho, me sucedió algo similar en un experimento: tenía un divisor de señal analógica "arriba" que enviaba una señal de eco a mis detectores "abajo", y un pequeño pulso con eco regresó arriba después de aproximadamente un microsegundo y se procesó como otro evento. Terminé gastando varios miles de dólares en terminadores de señal para tragar el eco en la planta baja. Era una configuración inusual y necesitaba hardware de terminación inusual y debo haber respondido a la pregunta "pero no podrías simplemente" un cientos de veces).

Gran Sasso es una instalación subterránea para experimentos de fondo bajo: los detectores no pueden ver satélites GPS directamente, porque hay una montaña en el camino, y su El acceso a la superficie se realiza a través de un túnel cuyo objetivo principal es el de conducir el tráfico por una de las principales autopistas italianas. Estoy bastante impresionado de que tuvieran una resolución de sincronización de ~ 100 ns entre los dos laboratorios; el "descubrimiento" se produjo porque estaban tratando de hacerlo diez veces mejor que eso.

Como experimentalista, no envidio en absoluto a los chicos de OPERA por su error. Estoy seguro de que se pasaron un año cagando piñas porque no pudieron identificar el problema. Cuando finalmente dieron a conocer su resultado, tuvieron el coraje de informarlo al pie de la letra. La comunidad se mostró incrédula y el gran interés provocó una gran cantidad de otras comprobaciones que pudieron hacer. Se realizaron mediciones independientes. Se encontró una explicación. Ciencia en su máxima expresión.

• ¿Es esto remotamente posible?

Bueno ... "posible", sí, pero algo así como hacer un túnel a través de una pared de ladrillos es "posible": si bien no puedes probar definitivamente que es imposible, te sentirías bastante seguro diciendo "esto nunca sucederá". La relatividad está realmente bien probada, y es realmente difícil concebir una forma en que los neutrinos puedan viajar más rápido que la luz sin que tenga otras consecuencias que ya habríamos descubierto. Dicho esto, no conozco el campo de adentro hacia afuera y estoy seguro de que a algún teórico se le ha ocurrido una idea loca que lo permite. Hice otra pregunta que podría generar algo.

• Si es así, ¿sería una verdadera violación de la invariancia de Lorentz o un "casi, pero no bastante "efecto?

Si los resultados de OPERA son precisos, este efecto sería una violación de Lorentz real en toda regla, no solo un efecto aparente como la radiación de Cerenkov o movimiento superluminal astronómico. Es por eso que todos están tan emocionados con eso. (A menos que los neutrinos sean taquiones; en ese caso, supongo que la invariancia de Lorentz está técnicamente intacta, pero la observación de un taquión sería igualmente una gran noticia).

La configuración de CERN y OPERA es conceptualmente muy simple , básicamente solo dos observadores ubicados a una distancia conocida con relojes sincronizados. Es una medida directa de la velocidad media. No es necesario realizar un análisis teórico complicado para determinar si se superó la velocidad de la luz. O están equivocados sobre la distancia (medición incorrecta o hay una "ruptura" del espacio-tiempo dentro de la Tierra :-P) o el tiempo (error de sincronización del reloj o deriva), o han descubierto neutrinos superlumínicos.

Según el Dr. Phil Plait, existe el rumor de que ha sido una conexión defectuosa. En resumen: nada está mal en el cálculo , las suposiciones teóricas, la rotación de la Tierra, etc ... Un problema de hardware provocó el intervalo de tiempo de 60 ns.

Sigue siendo un chisme, así que tómate esto con mucha precaución, pero esto es lo que tenía que decir:

Según fuentes familiarizadas con el experimento, aparece la discrepancia de 60 nanosegundos proviene de una mala conexión entre un cable de fibra óptica que se conecta al receptor GPS utilizado para corregir la sincronización del vuelo de los neutrinos y una tarjeta electrónica en una computadora. Después de ajustar la conexión y luego medir el tiempo que tardan los datos en viajar a lo largo de la fibra, los investigadores encontraron que los datos llegan 60 nanosegundos antes de lo supuesto. Dado que este tiempo se resta del tiempo total de vuelo, parece explicar la llegada temprana de los neutrinos. Sin embargo, se necesitarán nuevos datos para confirmar esta hipótesis.

- fuente

ACTUALIZACIÓN 2011-10-15

Este fenómeno puede haber sido explicado . El meollo del problema tenía que ver con los diferentes marcos de referencia: la distancia recorrida según los satélites que medían el tiempo era diferente de la distancia recorrida según nosotros en la tierra. Si va a medir la velocidad (distancia / tiempo), debe obtener la distancia y el tiempo del mismo marco de referencia. Estábamos obteniendo distancia de nuestro marco de referencia y tiempo del tiempo de referencia del satélite (muy rápido).

Este artículo lo explica de una manera muy accesible:

Para entender cómo la relatividad alteró el experimento de neutrinos, es útil fingir que estamos en uno de esos satélites GPS, viendo pasar la Tierra debajo de ti. Recuerde, desde el marco de referencia de alguien en el satélite, no nos estamos moviendo, pero la Tierra sí. A medida que avanza el experimento de neutrinos, comenzamos a medir el tiempo de uno de los neutrinos cuando sale de la fuente en Suiza. Mientras tanto, el detector en Italia se mueve tan rápido como el resto de la Tierra y, desde nuestra perspectiva, se mueve hacia la fuente. Esto significa que el neutrino tendrá una distancia un poco más corta para viajar que si el experimento fuera estacionario. Dejamos de medir el tiempo del neutrino cuando llega a Italia y calculamos que se mueve a una velocidad que está cómodamente por debajo de la velocidad de la luz.

"Eso tiene sentido", decimos, y enviamos la hora de inicio y la Detengan el tiempo para nuestros colegas en la Tierra, que echan un vistazo a nuestros números y se asustan. "Eso no tiene sentido", dicen. "¡No hay forma de que un neutrino haya cubierto la distancia que estamos midiendo aquí en el tiempo que mediste allá arriba sin ir más rápido que la luz!"

Y son totalmente, 100% correctos, porque la distancia que los neutrinos tuvieron que viajar en su marco de referencia es mayor que la distancia que los neutrinos tuvieron que viajar en nuestro marco de referencia, porque en nuestro marco de referencia, el detector se estaba moviendo hacia la fuente. En otras palabras, el reloj GPS es un golpe en la nariz, pero dado que el reloj está en un marco de referencia diferente, debe compensar la relatividad si lo va a usar para realizar mediciones muy precisas.

El artículo original que publica estos hallazgos está aquí: Tiempos de vuelo entre una fuente y un detector observados desde un satélite GPS.

Publicación original

Fuentes: [ 1] (Associated Press), [ 2] (Guardian.co.uk), [ 3] (Publicación original - Universidad de Cornell)

Científicos de todo el mundo reaccionaron con cautela el viernes a los resultados de un laboratorio italiano que parecían mostrar que ciertas partículas subatómicas pueden viajar más rápido que la luz.

El viaje tomaría un rayo de luz alrededor de 2,4 milisegundos para completarse, pero después de ejecutar el experimento Opera durante tres años y cronometrar la llegada de 15.000 neutrinos, los científicos han calculado que las partículas llegó a Gran Sasso 60 mil millonésimas de segundo antes, con un margen de error de más o menos diez mil millonésimas de segundo. La velocidad de la luz en el vacío es de 299,792,458 metros por segundo, por lo que los neutrinos aparentemente viajaban a 299,798,454 metros por segundo.

Ignorando la exageración de los medios sobre las posibilidades de viajes en el tiempo y dimensiones alternativas - Estoy buscando fuentes académicas que puedan sugerir cómo esto podría ser cierto o, alternativamente, cómo se podría explicar esta discrepancia.

Leí el artículo publicado, Medición de la velocidad del neutrino con el detector OPERA en el haz de CNGS , con sus hallazgos. Parece que tomaron una gran cantidad de cuidado con su medición de la distancia y el tiempo.

Uno de los escepticismos más comunes de las personas que no saben nada sobre el experimento son cosas como:

Es posible que le preocupe si [...] han contabilizado correctamente el tiempo de demora en la lectura de las señales? Lo que sea que esté utilizando como señal de temporización, tiene que viajar por los cables hasta su computadora y cuando se habla de nanosegundos, debe saber exactamente qué tan rápido viaja la corriente, y no es instantáneo. [ 2]

Sin embargo, este experimento no utiliza ese tipo de mecanismo de cronometraje de "cronómetro". No hay 'T = 0', ni un solo disparo de neutrinos. Lo que se detecta son patrones de marcas de agua en el flujo constante de partículas. Los flujos en la entrada y la salida tienen una marca de tiempo utilizando los mismos satélites y cualquier posición a lo largo de cada flujo tiene un tiempo preciso asociado. Al identificar patrones idénticos en los flujos de entrada y salida, pueden identificar cuánto tiempo tardaron las partículas en viajar entre los puntos. [ 1]

En cuanto a la distancia, utilizan lecturas de GPS para obtener la posición este, norte y altitud a lo largo del camino recorrido hacia gran precisión. Tanto es así que incluso detectan una lenta migración de la corteza terrestre y milímetros de cambios en la distancia entre el origen y el destino cuando ocurre algo como un terremoto. Cuando sus partículas viajan en la escala (730534,61 ± 0,20) metros, esta es una precisión más que suficiente:

Se necesitará mucho más que escepticismo de base para pensar en lo que pudo haber causado esta discrepancia. He visto sugerencias como que la gravedad de la Tierra es diferente a lo largo del camino de los neutrinos, lo que deforma el espacio / tiempo de manera desigual. Es posible que el neutrino no esté viajando tan lejos como ellos piensan si el espacio / tiempo se contrae en uno o más puntos a lo largo del camino donde varía la gravedad.

De todos modos, me interesaría ver cómo se desarrolla . Como la mayoría de los científicos, mi conjetura es un error sistemático inexplicable (porque definitivamente tienen importancia estadística y precisión de su lado) que aún no se ha señalado, pero probablemente no tomará mucho tiempo con todos los físicos teóricos que serán vertiendo este experimento.

Supongamos que esto es real, que los neutrinos llegan un poco más rápido que la luz a través del vacío. ¿No apuntaría eso a que hay un c ligeramente más alto que en realidad limita las velocidades, y una ligera ralentización de la luz desde este máximo debido a las interacciones del campo electromagnético con otras partículas, incluidas las partículas virtuales?

Después de todo, puedes mover un electrón más rápido que un fotón en el vidrio, y no lo llamamos el final de la relatividad, lo llamamos radiación de Cherenkov.

Por lo tanto, la definición de índice de refracción puede necesitar un ajuste, pero efectivamente el vacío tiene un índice de refracción distinto de cero, o más bien el vacío no está completamente vacío. Que sabemos.

Tiene sentido que un neutrino no esté sujeto a las mismas interacciones, dada su famosa renuencia a interactuar con cualquier cosa. Quizás es solo una indicación de que las partículas en el vacío tienen más probabilidades de interactuar electromagnéticamente que de interactuar débilmente.

¿O estoy trabajando bajo una premisa falsa? ¿La velocidad de la luz en el vacío ya está ajustada para interacciones de partículas virtuales?

Hay fuertes razones para no creer en este resultado.

[Este párrafo es refutado por el resultado del 17 de noviembre.] Utiliza un diseño experimental que nunca fue diseñado para este propósito, y que es inherentemente pobre adecuado para él; los pulsos del haz tenían una anchura de 10.000 ns y el desplazamiento que afirman haber medido es de sólo 60 ns. Esto significa que el cambio solo se puede detectar estadísticamente, y hace que el resultado sea extremadamente vulnerable a errores sistemáticos no anticipados, por ejemplo, correlaciones entre el tiempo de emisión de los neutrinos y su energía (que afecta fuertemente la eficiencia de detección) o la dirección de emisión. Hicieron otra corrida a fines de octubre, con pulsos de haz de 1-2 ns de ancho. Ese es el diseño correcto si desea medir la velocidad de los neutrinos de manera confiable. Simplemente deberían haber esperado hasta tener esos datos antes de anunciar sus resultados. (De hecho, cinco miembros de alto nivel de la colaboración no pusieron sus nombres en el periódico). Tengo una apuesta con un colega, por un paquete de seis de Fat Tire, de que la nueva ejecución mostrará que el resultado original era falso. . El resultado puede anunciarse tan pronto como noviembre o diciembre. [El resultado se anunció el 17 de noviembre y perdí mi paquete de seis.]

Otra razón para no creerlo es que existen razones sólidas y bastante independientes del modelo para creer que no puede ser correcto. Un haz de neutrinos superlumínico habría perdido gran parte de su energía a través de la radiación, pero una medición realizada por otro detector muestra que este no fue el caso: http://arxiv.org/abs/1110.3763 ​​ Movimiento superluminal para Los neutrinos también causarían un movimiento superluminal para los electrones, lo cual es contrario a la observación http://arxiv.org/abs/1109.5682, y también habría causado una supresión de la desintegración de piones, de modo que el haz podría en primer lugar, nunca se han producido http://arxiv.org/abs/1109.6630. Todo esto es válido independientemente de los detalles del modelo. Por ejemplo, se aplica tanto a los neutrinos taquiónicos sin un marco preferido como a los modelos en los que los neutrinos no son taquiónicos y hay un marco preferido.

Otra razón más para la incredulidad es que la velocidad de propagación de los neutrinos se ha reducido medido con una precisión mucho mayor mediante otras técnicas, por lo que si quiere creer en el resultado de OPERA, debe plantear una dependencia energética muy extraña de la velocidad.

• ¿Es esto remotamente posible?

Bueno, sí, por supuesto que es posible de la misma manera que es posible que las hadas de neutrinos invisibles estén jugando con los neutrinos bajo tierra y, por lo tanto, causen estragos en la salud mental. de físicos de todo el mundo. Es simplemente ... improbable, muy improbable, al igual que la evidencia de 4 sigma para una nueva violación de CP en dimuons de signo similar fue posible, solo para caer de bruces cuando ATLAS y CMS no vieron lo mismo. ¡Pero aún es posible! Aun así, centrémonos en lo que es más probable: no hay hadas de neutrinos, y el conflicto entre los datos y la relatividad especial radica en la probabilidad de que >> 6 sigma sea un error en el experimento.

• Si es así , ¿sería una violación real de la invariancia de Lorentz o un efecto de "casi, pero no del todo"?

Sería una tremenda violación de la invariancia de Lorentz en el trasero de Einsten. Todas las partículas muestran el mismo límite de velocidad que la luz, pero ¿los neutrinos con una masa en reposo mayor que la luz poseen un límite de velocidad mayor?

Apostaría todo lo posible a la idea de que no estimaron bien la curvatura del espacio-tiempo dentro de la Tierra y sobre la trayectoria del rayo, y lo que realmente descubrieron es una excelente manera de medir el espacio-tiempo dentro del Tierra .

EDIT parece que este efecto se considera una corrección faltante debido a los términos de velocidad de satélite: http://arxiv.org/ abs / 1110.2685. Hasta que escuche o lea cualquier contrademanda a ese documento, consideraré que este es un asunto resuelto

Puede darse el caso de que este problema tenga que ver con la velocidad de la luz «unidireccional» y el referencial que se utiliza. Afaik, las únicas medidas conocidas de c se realizan en una versión «bidireccional» (valor medio en una ruta cerrada). Cuando un fotón se libera en el espacio, comienza su viaje a una velocidad c independientemente de la fuente y del receptor. El referencial CMB claramente es el único referencial para «observar» la luz como isótropa. A medida que la Tierra se mueve, observamos un dipolo, y en diferentes direcciones medimos diferentes longitudes de onda para el mismo objeto físico (fotón).

Este artículo ( Principio cosmológico y relatividad - Parte I) analiza la anisotropía de la velocidad de la luz para un observador en movimiento.

Fig.3 y eq. 18, página 14

La velocidad de la luz unidireccional es: $ c_ {A} ^ {r} = \ frac {c_ {0}} {1 + V / c_ {0} \ cdot \ cos \ phi_ {A}} $

Usando $ c_0 = 299792.458 $ Km / s es la velocidad de la luz bidireccional, $ V \; $ es la velocidad del laboratorio en relación con el CMB: $ V = V_ {SS} + V_E $ = 369 $ \ pm $ 30 km / s ( datos de aquí)
da el valor máximo de $ \ frac {\ left | c_ {V \ pm \ delta V} -c_ {V} \ right |} {c_ {V}} \ cdot10 ^ {5} $ = 10.2.

Todas las medidas experimentales de | vc | / c están dentro de este límite.

De todos modos, Einstein tiene razón.

Sospecho que la sincronización utilizada en el GPS es la misma que en el documento anterior y no como lo hizo Einstein.
En la imagen Sat A debe sincronizarse con C al mismo tiempo a través de la ruta roja más corta y a través de la ruta azul más larga. Al mismo tiempo, B está sincronizado con C a través de otras rutas con diferentes longitudes. En mi opinión, esto solo es posible si están sincronizados como en el documento anterior (observador instantáneo) y no en la forma de Einstein que solo considera una ruta entre el observador y cualquier otro punto (sincronización alrededor de la circunferencia de un El disco giratorio da una diferencia de tiempo que no desaparece y que depende de la dirección utilizada).

De todos modos, Einstein tiene razón, y los neutrinos no son superluminosos.
Una lectura descuidada del artículo puede hacerte pensar que es contrario a Einstein, pero no lo es.

¿Alguien captó esto?

El resultado de un neutrino rápido puede deberse a una falla del instrumento

http: //www.newscientist.com/blogs/shortsharpscience/2012/02/speedy-neutrino-result-may-be.html

Cable suelto explica fallas 'más rápido -than-light 'Neutrino Result

http://www.space.com/14654-error-faster-light-neutrinos.html?utm_source=feedburner&utm_medium = feed&utm_campaign = Feed% 3A + spaceheadlines +% 28SPACE.com + Headline + Feed% 29

Hubo un informe muy confiable sobre el hallazgo de un monopolo en la década de 1980 por Caberera (?). No hubo otra explicación de la falla en la disposición del SQUID, pero la captura de un monopolo. Eso nunca se repitió. Nunca confirmado. Nunca rechazado por ser un efecto falso. Creo que esta pregunta necesita un par de años más de investigación. Una cuestión de física debe confirmarse repetidamente antes de poder derivar un postulado o una inferencia. Incluso después de esa derivación, se debe percibir que un experimento sensible lo abrirá aún más.

Esta no es una respuesta verdadera ... nadie conoce la explicación, hasta ahora. Sin embargo, publicaré esta "consideración" de todos modos ... Ahora, 21 de noviembre de 2011, con pulsos de 3ns, el nuevo valor para el "tiempo perdido" es 62.1ns +/- 3.7 (solo 20 eventos). Mi respuesta es solo una consideración "posible" que, si la leyeran los experimentadores, podría darles algunas pistas de "depuración".

En primer lugar, mis suposiciones:

es poco probable que los neutrinos se vuelvan superlumínicos o que SR ya no se mantenga fiel

• es Es poco probable que la distancia se mida incorrectamente

• Es poco probable que la configuración / uso del GPS sea incorrecto

• También es poco probable que la velocidad de la luz se ha medido incorrectamente hasta ahora.

Entonces dos hipotesis:

• el "tiempo perdido" es 62.5ns (compatible con 62.1 +/- 3.7ns)

• La electrónica involucrada en la medición del tiempo tiene algún dominio de reloj funcionando a 16MHz.

Por supuesto, la conclusión sería para investigar si hay un circuito funcionando con un pulso de reloj menos de lo esperado por diseño / prueba.

No estoy de acuerdo con la noticia de los neutrinos superluminales por razones muy simples. La diferencia que encontraron con respecto a la velocidad de la luz es muy pequeña, por lo que deben haberse cometido algunos errores en los cálculos. El neutrino no es más rápido que la luz. La Teoría Especial de la Relatividad (STR) de Einstein, a través del principio del límite de velocidad, hace que la fuerza magnética provenga de la eléctrica y la fuerza magnética sea una fuerza eléctrica, como saben los físicos; una demostración fácil de eso se puede encontrar en el capítulo 3 de mi archivo en el siguiente enlace (también en inglés adentro):

http://www.fisicamente.net/FISICA_2/UNIFICAZIONE_GRAVITA_ELETTROMAGNETISMO.pdf

Si se deshace del principio del límite de velocidad, el campo magnético ya no puede existir.

Además, como c = 1 / raíz cuadrada de (épsilon x µ), si cambia c con a c '> c, entonces tiene que aceptar un µ'<µ, entonces tiene que aceptar diferentes intensidades de campos magnéticos de una corriente eléctrica dada, entonces tiene que deshacerse del electromagnetismo, pero está describiendo tan bien las corrientes, los campos, el mundo real, etc. Por lo tanto, hay un error en el cálculo de la velocidad de los neutrinos, en los cálculos de la duración de la carrera, en los cálculos del tiempo de interacción, durante la generación y también en la detección de aquellos partículas evanescentes!

(otro archivo interesante, también relacionado con este tema):

http://www.mednat.org/new_scienza/strani_legami_numerici_univer so.pdf