Houve um erro no tempo da equipe do CERN de neutrinos mais rápidos que a luz?

Em setembro de 2011, cientistas do CERN, a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear, descobriram algo desconcertante. Eles cronometraram um grupo de neutrinos disparados de um acelerador de partículas viajando um pouco rápido demais. Os neutrinos chegaram ao seu destino, a 724 quilômetros de distância, 60 nanossegundos mais cedo do que deveriam. Sessenta nanossegundos não parece muito, mas é um grande negócio neste caso - os neutrinos deveriam estar viajando na velocidade da luz.

E você sabe o que viaja mais rápido que a velocidade da luz ? Nada. Ou assim pensamos. Essa tem sido uma pedra angular da física desde 1905, quando Albert Einstein escreveu a teoria da relatividade especial. Se esses neutrinos fossem realmente capazes de ultrapassar a velocidade da luz, bem, a teoria da relatividade especial sairia pela janela e teríamos que reexaminar as leis da física.

Os cientistas divulgaram suas descobertas e incentivaram a comunidade científica a examinar, desafiar e provar ou refutar os resultados. Em fevereiro de 2012, eles descobriram o que deu errado: o sistema GPS usado para medir a velocidade das partículas não estava no topo do jogo e estava com defeito. Um cabo de fibra óptica solto causou o erro de medição, mas o processo pelo qual o CERN e a comunidade científica passaram para verificar sua pesquisa é mais interessante do que o fim anticlimático de uma conexão solta.

O experimento do CERN acelerou os neutrinos à velocidade da luz e os disparou de Genebra para um detector no Laboratório Nacional Gran Sasso da Itália, localizado a 724 quilômetros de distância. De acordo com o site do projeto, o objetivo do OPERA - Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus - era detectar o aparecimento de neutrinos tau a partir da oscilação de neutrinos múon. Quando as partículas aceleradas aparentemente viajavam mais rápido que a velocidade da luz, o projeto OPERA recebeu muita atenção da mídia e da comunidade científica.

A maioria dos cientistas era apropriadamente cética. Afinal, se esses neutrinos estivessem realmente viajando mais rápido que a velocidade da luz, uma teoria de princípio da física não seria mais confiável. De acordo com um comunicado de imprensa do CERN de setembro de 2011, os cientistas do OPERA passaram vários meses verificando seus experimentos e não encontraram anomalias instrumentais que pudessem explicar os resultados.

Usando sistemas GPS e relógios atômicos , o projeto OPERA pode determinar a velocidade de seus neutrinos com uma precisão de 10 nanossegundos ou menos. A comunidade científica naturalmente decidiu realizar seus próprios testes. A reunião de fevereiro de 2012 da AAAS, ou Associação Americana para o Avanço da Ciência, indicou que cinco experimentos semelhantes estavam se preparando para testar as afirmações do OPERA, mas não eram completamente necessários: Em 23 de fevereiro de 2012, o CERN anunciou que dois elementos de seu sistema poderiam ter causado as leituras mais rápidas que a luz.

Apesar de se debruçar sobre seus resultados por meses antes de publicar as leituras mais rápidas que a luz do projeto OPERA em setembro de 2011, os cientistas do CERN perderam a causa das leituras imprecisas. Eles continuaram trabalhando para verificar seu experimento e, em novembro, anunciaram que um novo teste confirmou a precisão de sua medição de tempo. Os resultados ainda mostraram viagens mais rápidas que a luz.

Eles não encontraram o problema até fevereiro de 2012, quando o OPERA descobriu dois possíveis problemas com suas medições. Um oscilador usado para fornecer carimbos de tempo de GPS pode estar superestimando o tempo de viagem do neutrino. Se esse fosse o problema, poderia significar que os neutrinos estavam realmente viajando ainda mais rápido. O outro problema potencial significava o oposto: um cabo óptico que levava sinais de GPS para o relógio mestre do OPERA pode estar com defeito, o que faria com que o sistema subestimasse o tempo de viagem do neutrino.

Com o cabo óptico fixado, a vantagem de 60 nanossegundos sobre a velocidade da luz desapareceu, e todos os testes subsequentes de neutrinos no CERN corresponderam à velocidade da luz esperada. Erros acontecem o tempo todo na comunidade científica, e eles são tratados exatamente como este foi: Testes, re-testes e estudos externos buscam confirmar um resultado. Viagens mais rápidas que a luz passaram a ser um negócio grande o suficiente para atrair muita atenção.

O Grande Colisor de Hádrons é tão legal que é fácil esquecer que o CERN é uma enorme organização científica que realiza todos os tipos de experimentos que não envolvem a colisão de átomos! O experimento do neutrino mais rápido que a luz é um ótimo exemplo: os resultados receberam muita publicidade porque você não precisa de um cérebro para a física entender que nada viaja mais rápido que a velocidade da luz. Você também não precisa de uma mente para a física começar a sonhar com o potencial de ficção científica de viagens mais rápidas que a luz! Eu quase desejo que as descobertas da OPERA se confirmassem. Quão legal isso teria sido?

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