Em setembro, os físicos fizeram uma experiência em que eles enviaram feixes de neutrinos da Suíça para a Itália e mediram o tempo tomado pelas partículas para fazer a viagem. Mais de 15.000 experimentos, os neutrinos consistentemente chegaram cerca de 60 nanossegundos iniciais, o que significa 60 nanossegundos mais rápido que a velocidade da luz. A Teoria especial da relatividade de Einstein diz que isso deveria ser impossível: nada pode viajar mais rápido que a luz.

O fato de que o experimento deu os mesmos resultados tantas vezes sugeriu que uma das duas coisas era verdade: ou o neutrinos realmente eram mais rápidos que a luz e anunciavam uma nova era da física, ou houve alguma falha fundamental com o experimento, o que foi muito mais provável. Agora parece que o tal resultado mais rápido que a luz foi uma falha fundamental, e de forma adequada o suficiente, é uma falha que realmente ajuda a reforçar a relatividade, em vez de questioná-la.

O negócio é o seguinte: neutrinos se movem muito, muito rápido (ou perto da velocidade da luz, pelo menos), e a distância que eles viajaram neste experimento não foi (para um neutrino) lá tão grande, apenas 754,2 kilometros. Isto significa que, a fim de descobrir exatamente quanto tempo leva um dado neutrino para fazer a viagem, você precisa saber duas coisas muito, muito precisamente: a distância entre os dois pontos, e o tempo que o neutrino sai do primeiro ponto (a fonte) e chega ao segundo ponto (o detector).

No experimento original, os pesquisadores do CERN usaram o GPS para fazer a medição de distância e medição do tempo. Eles mediram a distância com uma precisão de de 20 centímetros, o que certamente é possível com GPS, e desde que os todos os satélites GPS transmitem um sinal de tempo extremamente preciso pelo rádio, eles também eram usados como uma maneira de sincronizar os relógios que mediu o tempo neutrino de viagem. A equipe do CERN teve de contablilizar uma série de diferentes variáveis de fazer isso, como o tempo que levava para o sinal de clock viajar a partir do satélite em órbita para o chão, mas eles podem ter esquecido uma coisa fundamental: a relatividade.

Relatividade é muito, muito estranha. Ela diz que coisas como a distância e o tempo pode mudar dependendo de como você olha para eles, especialmente se você está se movendo muito rápido em relação a outra coisa. No caso do experimento dos neutrinos, temos duas coisas em que pensar: os detectores no chão que medem onde e quando os neutrinos partem e chegam, e os satélites GPS lá no espaço que estamos usando como base para essas medidas. Uma vez que os satélites estão em órbita da Terra e se movendo muito mais rápido do que os detectores, dizemos que eles estão em um "quadro de referência", diferente, o que apenas significa que o movimento dos satélites é significativamente diferente do que o movimento da Terra.

Parte do lance com a relatividade é que nenhum desses quadros de referência é o "correto". De nossa perspectiva aqui na Terra, os satélites estão voando ao redor em órbita a cerca de 9.000 quilômetros por hora. Mas a perspectiva dos satélites, a Terra está girando a toda velocidade tão rápido, ea diferença de velocidades entre esses dois quadros de referência é grande o suficiente para que algumas coisas estranhas começem a acontecer.

 

Para entender como a relatividade alteraram a experiência de neutrinos, ajuda imaginar que você está pendurado em um desses satélites GPS, observando a Terra passar por debaixo de você. Lembre-se, a partir do quadro de referência de alguém sobre o satélite, não estamos em movimento, mas a Terra está. Conforme acontece a experiência de neutrinos, começamos a cronometrar o neutrino que sai da fonte na Suíça. Enquanto isso, o detector na Itália está se movendo tão rápido quanto o resto da Terra, e da nossa perspectiva está se movendo em direção à fonte. Isto significa que o neutrino terá uma distância ligeiramente mais curta para viajar do que seria se a experiência fosse paradparada. Nós paramos cronometro quando o neutrino chega na Itália, e calculamos que ela se move a uma velocidade que está confortavelmente abaixo da velocidade da luz.

"Isso faz sentido", dizemos, e enviar o horário de início eo tempo de parada até aos nossos colegas na Terra, que tomam um olhar nossos números e se assustam. "Isso não faz sentido", dizem eles. "Não há nenhuma maneira de um neutrino cobrir a distância que estamos medindo aqui no tempo que você mediu lá em cima sem ir mais rápido que a luz!"

E eles estão totalmente, 100% corretos, porque a distância que os neutrinos teve que viajar em seu quadro de referência é mais longa que a distância que os neutrinos tiveram que viajar em nosso quadro de referência, porque em nosso quadro de referência, o detector estava se movendo em direção a fonte. Em outras palavras, o relógio do GPS é bom pra caramba, mas desde que o relógio está em um referencial diferente, você tem que compensar a relatividade se você vai usá-lo para fazer medições de alta precisão.

 

Pesquisadores da Universidade de Groningen, na Holanda foram analisar os números e quanto a relatividade deveria ter afetado o experimento, e descobriu que a compensação correta deve ser cerca de 32 nanossegundos adicionais em cada extremidade, o que precisamente cuida do aumento de velocidade 60 nanosegundos que os neutrinos originalmente parecia ter. Isso tudo tem que ser revisado e confirmado varias vezes, é claro, mas pelo menos por agora, parece que a teoria da relatividade não é apenas segura, mas se confirmou mais uma vez.

Fonte Tech Review

Noticia repassada por Michael Okuda em seu Facebook

Tradução Marc Seven