![\"\"](\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/universofisico\/wp-content\/uploads\/sites\/205\/2011\/12\/evento-icecube-545x393.jpg\")
Rastro deixado por m\u00faon de alta energia nos detectores do observat\u00f3rio IceCube. Cr\u00e9dito: icecube.wisc.edu<\/p><\/div>\n
Mais uma vez os neutrinos mais r\u00e1pidos que a luz esbarraram com a f\u00edsica conhecida. E dessa vez a trombada foi feia, muito pior que das outras vezes. Uma nova an\u00e1lise do pol\u00eamico resultado<\/a> do experimento OPERA<\/a>, cujo an\u00fancio em setembro deste ano deixou tanto o p\u00fablico quanto a comunidade dos f\u00edsicos em estado de choque, confrontou as conclus\u00f5es do experimento com princ\u00edpios b\u00e1sicos do movimento das part\u00edculas elementares, tais como a conserva\u00e7\u00e3o da energia e do momento, assim como os dados de diversos experimentos espalhados pelo mundo, que detectam os neutrinos criados na colis\u00e3o dos raios c\u00f3smicos com \u00e1tomos da atmosfera da Terra. A conclus\u00e3o da an\u00e1lise foi que, mesmo se a teoria da relatividade de Einstein, que pro\u00edbe a exist\u00eancia de part\u00edculas mais r\u00e1pidas que a luz, n\u00e3o for totalmente verdadeira, mas apenas uma boa aproxima\u00e7\u00e3o da realidade, mesmo assim os neutrinos mais r\u00e1pidos que a luz supostamente detectados pelo OPERA n\u00e3o deveriam existir. O f\u00edsico Ramanath Cowsik<\/a>, da Universidade Washington, em Saint Louis, no Missouri (EUA), junto com seus colegas Shmuel Nussinov<\/a> e Utpal Sarkar<\/a>, descobriram que o problema com os neutrinos mais r\u00e1pidos que a luz come\u00e7a exatamente quando eles s\u00e3o formados. No pol\u00eamico experimento, esses neutrinos nascem na Su\u00ed\u00e7a a partir de um feixe de pr\u00f3tons em um laborat\u00f3rio do CERN<\/a>. Quando os pr\u00f3tons colidem com um alvo de carbono, parte da sua energia se transforma em part\u00edculas chamadas m\u00e9sons, principalmente os do tipo chamado p\u00edons, que viajam por um t\u00fanel a v\u00e1cuo guiadas por um campo magn\u00e9tico, at\u00e9 que em um dado momento essas part\u00edculas se transformam em m\u00faons (uma esp\u00e9cie de el\u00e9tron gordo e de vida curta) e neutrinos do m\u00faon. Esses neutrinos seguem debaixo da terra por 730 km, atravessando os Alpes, at\u00e9 colidirem com os detectores do OPERA, instalados a 1.400 metros de profundidade, no Laborat\u00f3rio Nacional de Gran Sasso, pr\u00f3ximo a Roma, na It\u00e1lia. A quest\u00e3o toda \u00e9 o fato desses neutrinos terem chegado em m\u00e9dia 60 nanossegundos antes que a luz demoraria para percorrer o mesmo caminho. Fora a possibilidade de que haja um erro desconhecido nessa medida, um erro t\u00e3o sutil que mesmo depois de meses de checagem e rechecagem nenhum dos 160 f\u00edsicos que trabalham no experimento o tenha conseguido identificar, a explica\u00e7\u00e3o mais simples proposta at\u00e9 a agora \u00e9 a de que a teoria da relatividade de Einstein n\u00e3o seja exatamente correta. Assim como hoje sabemos que, embora extremamente \u00fateis, as leis do movimento da teoria da mec\u00e2nica cl\u00e1ssica de Isaac Newton s\u00e3o apenas aproxima\u00e7\u00f5es v\u00e1lidas em certas circunst\u00e2ncias, derivadas das leis da teoria da relatividade, a pr\u00f3pria teoria da relatividade seria a aproxima\u00e7\u00e3o de uma teoria desconhecida. Mesmo sem saber os detalhes dessa teoria desconhecida, os f\u00edsicos podem calcular as consequ\u00eancias de se considerar a relatividade uma aproxima\u00e7\u00e3o. O cora\u00e7\u00e3o da relatividade \u00e9 uma estrutura matem\u00e1tica chamada de simetria ou invari\u00e2ncia de Lorentz. Essa simetria implica que as leis da f\u00edsica s\u00e3o as mesmas para observadores em movimento uniforme e que a velocidade da luz \u00e9 a mesma para qualquer observador. A ideia \u00e9 que a teoria desconhecida resultaria em uma pequena quebra nessa simetria. Einstein estaria errado, mas s\u00f3 um pouquinho. A medida do movimento superluminal dos neutrinos do OPERA, por exemplo, sugere que a invari\u00e2ncia de Lorentz seja violada em aproximadamente uma parte em cem mil. O que Cowsik e seus colegas fizeram foi calcular qual seria o efeito de uma viola\u00e7\u00e3o da invari\u00e2ncia de Lorentz na transforma\u00e7\u00e3o dos p\u00edons em m\u00faons e neutrinos do m\u00faon. O c\u00e1lculo deles \u00e9 simples de fato, assumindo apenas coisas bem b\u00e1sicas como a conserva\u00e7\u00e3o da energia e do momento linear. A conclus\u00e3o, publicada<\/a> em 24 de dezembro na revista Physical Review Letters<\/em> (preprint<\/a>), \u00e9 que quanto mais os neutrinos viajam mais r\u00e1pidos que a luz, mais tempo os p\u00edons demoram para se transformarem, e uma fra\u00e7\u00e3o cada vez menor da energia dos p\u00edons \u00e9 transferida aos neutrinos. Eles calcularam que, se o tamanho da viola\u00e7\u00e3o da invari\u00e2ncia de Lorentz for mesmo a sugerida pelo resultado do OPERA, o tempo de vida dos p\u00edons seria seis vezes maior que o observado, al\u00e9m do que n\u00e3o seriam observados neutrinos superluminais com energias maiores 5 GeVs. Os neutrinos detectados pelo OPERA, por\u00e9m, tinham energias em torno de 20 GeVs, o que mostra que o resultado experimental n\u00e3o \u00e9 consistente com premissas da f\u00edsica ainda mais fundamentais que as da teoria da relatividade. Al\u00e9m disso, o trio de f\u00edsicos resolveu comparar seus c\u00e1lculos para os p\u00edons com os dados da detec\u00e7\u00e3o de m\u00faons e neutrinos do m\u00faons produzidos a partir de p\u00edons originados na colis\u00e3o de raios c\u00f3smicos com \u00e1tomos da atmosfera. Em particular, compararam seus c\u00e1lculos com resultados recentes do maior telesc\u00f3pio de neutrinos em atividade, o gigantesco IceCube<\/a>, localizado no P\u00f3lo Sul. E o resultado foi que, se existe mesmo uma viola\u00e7\u00e3o da invari\u00e2ncia de Lorentz, ela n\u00e3o deve ser maior que uma parte em mil bilh\u00f5es, isto \u00e9, pelo menos cem milh\u00f5es de vezes menor que a viola\u00e7\u00e3o que resultado do OPERA sugere. Os c\u00e1lculos deles tamb\u00e9m mostraram que a situa\u00e7\u00e3o s\u00f3 piora se essa viola\u00e7\u00e3o da invari\u00e2ncia de Lorentz depender da energia do neutrino, o que deveria acontecer para compatibilizar a medida do OPERA com outra medida da velocidade dos neutrinos, feita em 1987. Naquele ano, o experimento japon\u00eas Kamiokande detectou os neutrinos vindos da explos\u00e3o de uma estrela na Grande Nuvem de Magalh\u00e3es, a 168 mil anos-luz daqui, a supernova 1987A<\/a>, e verificou que os neutrinos n\u00e3o viajam mais r\u00e1pidos que a luz (se a velocidade dos neutrinos fosse a medida pelo OPERA, as part\u00edculas teriam chegado quatro anos antes na Terra). A energia dos neutrinos da 1987A, por\u00e9m, era mil vezes menor que a dos neutrinos do OPERA, o que abre a possibilidade de que a viola\u00e7\u00e3o dependa da energia. Mas essa mesma depend\u00eancia n\u00e3o permitiria que os neutrinos superluminais de alta energia se formassem, de acordo com os c\u00e1lculos de Cowsik e colegas, o que novamente torna o resultado do OPERA inconsistente com as leis da f\u00edsica. Essa n\u00e3o \u00e9 a primeira demonstra\u00e7\u00e3o de que os neutrinos superluminais n\u00e3o podem ser explicados por uma viola\u00e7\u00e3o da invari\u00e2ncia de Lorentz. Em um trabalho semelhante publicado <\/a>em outubro na Physical Review Letters<\/em> (preprint<\/a>), Andrew Cohen e Sheldon Glashow, ambos da Universidade de Boston, EUA, demonstraram que neutrinos superluminais tenderiam a perder energia ao longo do caminho, emitindo pares de el\u00e9trons e p\u00f3sitrons (a antipart\u00edcula do el\u00e9tron), de maneira semelhante a gera\u00e7\u00e3o da onda de choque produzida por um avi\u00e3o quando quebra a barreira do som. Pelos c\u00e1lculos de Cohen e Glashow, o OPERA n\u00e3o deveria detectar neutrinos com energias superiores a 12 GeVs, sendo que de fato alguns dos neutrinos chegavam a ter energias maiores que 40 GeVs. Outro experimento em Gran Sasso, o ICARUS, buscou <\/a>por sinais da emiss\u00e3o de el\u00e9trons e p\u00f3sitrons e nada encontrou. Ao que parece, uma viola\u00e7\u00e3o simples da invari\u00e2ncia de Lorentz est\u00e1 descartada para explicar as medidas do OPERA. Como Cowsik e colegas comentam em seu artigo, pode ser que a viola\u00e7\u00e3o tenha uma depend\u00eancia da energia com termos matem\u00e1ticos que precisamente cancelem o efeito que eles descobriram, mas isso soa bastante improv\u00e1vel. Se a medida do OPERA for confirmada, a f\u00edsica talvez passe por uma grande revolu\u00e7\u00e3o, que no entanto manter\u00e1 a relatividade de Einstein intacta.<\/span><\/p>\n ***<\/p>\n
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