No início deste ano, uma equipe internacional de cientistas anunciou que havia encontrado neutrinos - partículas minúsculas com uma massa igualmente pequena mas diferente de zero - viajando mais rápido que a velocidade da luz. Um físico que atendeu foi o Dr. Ramanath Cowsik. Ele encontrou uma falha potencialmente fatal no experimento que desafiava a existência de neutrinos mais rápidos que a luz.
Neutrinos superluminais (mais rápidos que a luz) foram o resultado do experimento OPERA, uma colaboração entre o laboratório de física do CERN em Genebra, na Suíça, e o Laboratori Nazionali del Gran Sasso em Gran Sasso, Itália.
O experimento cronometrou neutrinos enquanto eles viajavam 730 quilômetros (cerca de 450 milhas) através da Terra desde o ponto de origem no CERN até um detector em Gran Sasso. A equipe ficou chocada ao descobrir que os neutrinos chegaram a Gran Sasso 60 nanossegundos mais cedo do que teriam se estivessem viajando à velocidade da luz no vácuo. Em suma, eles pareciam ser superluminais.
Esse resultado criou um problema para a física ou um avanço. Segundo a teoria da relatividade especial de Einstein, qualquer partícula com massa pode se aproximar da velocidade da luz, mas não pode alcançá-la. Como os neutrinos têm massa, os neutrinos superluminais não deveriam existir. Mas, de alguma forma, eles fizeram.
Mas Cowsik questionou a gênese dos neutrinos. Os experimentos do OPERA geraram neutrinos ao bater prótons em um alvo estacionário. Isso produziu um pulso de pions, partículas instáveis que foram magneticamente focalizadas em um túnel, onde se decompuseram em neutrinos e múons (outra minúscula partícula elementar). Os múons nunca foram além do túnel, mas os neutrinos, que podem deslizar através da matéria como um fantasma passa através de uma parede, continuaram indo em direção a Gran Sasso.
Cowsik e sua equipe analisaram atentamente este primeiro passo do experimento OPERA. Eles investigaram se "decaimentos pioneiros produziriam neutrinos superluminais, assumindo que energia e momento são conservados", disse ele. Os neutrinos do OPERA tinham muita energia, mas muito pouca massa, então a questão era se eles poderiam realmente se mover mais rápido que a luz.
O que Cowsik e sua equipe descobriram foi que, se os neutrinos produzidos a partir de uma decadência pioneira estivessem viajando mais rápido que a luz, a vida útil do pion ficaria mais longa e cada neutrino carregaria uma fração menor da energia que compartilha com o múon. Dentro da estrutura atual da física, os neutrinos superluminais seriam muito difíceis de produzir. “Além do mais”, explica Cowsik, “essas dificuldades só aumentariam à medida que a energia pioneira aumentasse.
Há uma verificação experimental da conclusão teórica de Cowsik. O método do CERN de produzir neutrinos é duplicado naturalmente quando os raios cósmicos atingem a atmosfera da Terra. Um observatório chamado IceCube é criado para observar esses neutrinos que ocorrem naturalmente na Antártica; à medida que os neutrinos colidem com outras partículas, eles geram múons que deixam rastros de luz ao passarem por um bloco de gelo claro de quase 2,5 quilômetros de espessura.
O IceCube detectou neutrinos com energia 10.000 vezes maior do que qualquer gerada como parte do experimento OPERA, levando a Cowsik a concluir que seus pions pais devem ter níveis de energia correspondentemente altos. Os cálculos de sua equipe, baseados nas leis de conservação de energia e momento, revelaram que a vida útil desses pions deveria ser longa demais para que eles se decompusessem em neutrinos superluminais.
Como Cowsik explica, a detecção de neutrinos de alta energia no IceCube é indicativa de que os píons decaem de acordo com as idéias padrão da física, mas os neutrinos se aproximam apenas da velocidade da luz; eles nunca vão exceder isso.
Fonte: Pions não querem se deteriorar mais rápido com a luz de neutrinos
