Dilema radical en la f¨ªsica: ¡°Einstein, ?s¨ª o no?¡±

De los miles de experimentos que han realizado los f¨ªsicos desde Galileo, solo algunos dieron un giro radicalmente trascendental para la gigantesca construcci¨®n de su ciencia. Varios de ellos han tenido a la luz como protagonista y han dado sorpresas y resultados casi parad¨®jicos. Young, en el primer tercio del siglo XIX, prob¨®, con experimentos de interferencias, que la luz ten¨ªa un car¨¢cter ondulatorio, contra la opini¨®n de Newton. A principios del siglo XX, el llamado efecto fotoel¨¦ctrico fue explicado por Einstein sobre la hip¨®tesis de que la luz est¨¢ tambi¨¦n constituida por part¨ªculas, que luego se llamaron "fotones". ?La experiencia y la teor¨ªa reivindicaban la intuici¨®n de Newton que postulaba part¨ªculas y a la vez, las tesis ondulatorias de Huygens y de Young! Era lo m¨¢s parecido a una contradicci¨®n que pod¨ªa presentarse en la ¨¦poca, a la que luego nos hemos acostumbrado, por el ¨¦xito extraordinario de la mec¨¢nica cu¨¢ntica.

Parece inveros¨ªmil que pueda prescindirse de la teor¨ªa de la relatividad, tan fecunda y comprobada

Hace unos d¨ªas se anunci¨® el resultado de un experimento llamado OPERA, llevado a cabo por el equipo dirigido por Antonio Eridato, y que consisti¨® en enviar part¨ªculas de luz (fotones) en trayectoria paralela a otras part¨ªculas subat¨®micas llamadas neutrinos, que recorrieron una distancia de 732 kil¨®metros entre Ginebra (Suiza) y el Gran Sasso (Italia). La luz tard¨® 2,400 mil¨¦simas de segundo en cubrir el recorrido y los neutrinos 2,399 (un 0,0025%, menos).

Ya se hab¨ªan hecho experimentos, con medidas precisas, que comparaban las velocidades de la luz y de los neutrinos procedentes de la supernova SN1987A, a miles y miles de a?os luz de distancia. El resultado fue que las velocidades de ambos eran pr¨¢cticamente iguales, dentro de los m¨¢rgenes de error calculados.

Pero que el experimento de Eridato, sobre la Tierra y con mayor precisi¨®n, haya obtenido que los neutrinos corren a velocidad muy pr¨®xima, pero mayor, que la de la luz ha conmocionado a los f¨ªsicos y a los interesados por la ciencia. Las primeras p¨¢ginas de los diarios titularon: "Los neutrinos viajan m¨¢s deprisa que la luz y ello echar¨ªa abajo la teor¨ªa de la relatividad de Einstein"; "Un experimento impulsa el sue?o de los viajes a trav¨¦s del tiempo"; "Incluso Einstein puede equivocarse".

Si el experimento se confirma, tras otras repeticiones por otros equipos y m¨¦todos, la luz no ser¨ªa la se?al f¨ªsica m¨¢s r¨¢pida que existe en nuestro universo y las ecuaciones -llamadas de Lorentz- que tienen como ¨²nica constante la velocidad de la luz y que son la base de la relatividad especial de Einstein, ser¨ªan err¨®neas.

Podr¨ªa pensarse, a primera vista, que en ese caso bastar¨ªa sustituir la velocidad de la luz por la de los neutrinos en las ecuaciones, aceptando que son m¨¢s r¨¢pidos y utilizando estos ¨²ltimos para sincronizar relojes y medir intervalos de tiempo, obteniendo los mismos resultados de Einstein y evitando viajes en el tiempo y otros fen¨®menos inveros¨ªmiles.

Pero no es posible. Como me se?ala mi amigo Cayetano L¨®pez, catedr¨¢tico de F¨ªsica de Part¨ªculas y director del CIEMAT, una part¨ªcula que viaje a la velocidad m¨¢xima tiene que partir de una masa inicial cero o, de otro modo, tendr¨ªa una energ¨ªa infinita, cosa que no existe en el universo. Los fotones tienen esa propiedad: parten con una masa cero y adquieren una peque?a masa por su movimiento a 300.000 kil¨®metros por segundo. Pero desde hace unos pocos a?os, hemos sabido que los neutrinos -que parec¨ªan tener masa cero- tienen una masa no nula, en todo momento. Por tanto, no pueden ser las part¨ªculas con la velocidad m¨¢xima, que exige la relatividad.

El dilema es radical para la f¨ªsica: si la teor¨ªa relativista de Einstein es correcta, los neutrinos no pueden ser m¨¢s r¨¢pidos que la luz. Si se confirmase lo contrario, su teor¨ªa se derrumbar¨ªa.

La teor¨ªa de la relatividad especial de Einstein ha sido tan fecunda te¨®ricamente, y sus predicciones tan importantes y bien comprobadas, que parece inveros¨ªmil que resulte refutada. La introducci¨®n, por el f¨ªsico ingl¨¦s Dirac, de la relatividad en la mec¨¢nica cu¨¢ntica de Schr?dinger -dando origen a la teor¨ªa cu¨¢ntica de campos- le permiti¨® predecir propiedades de las part¨ªculas subat¨®micas, como el esp¨ªn y el momento magn¨¦tico de los electrones, calculado esto con una exactitud de 11 cifras decimales, y tambi¨¦n la existencia de electrones positivos (los positrones). Con la relatividad caer¨ªa la electrodin¨¢mica cu¨¢ntica, que es la teor¨ªa m¨¢s completa y exacta de toda la f¨ªsica y, tambi¨¦n, el modelo est¨¢ndar de part¨ªculas. Puede apostarse mil contra uno que la teor¨ªa de Einstein no caer¨¢.

El mayor enigma que viene planteando algo parecido a una contradicci¨®n entre la relatividad y la mec¨¢nica cu¨¢ntica es el fen¨®meno de las part¨ªculas que, partiendo de una posici¨®n de "d¨²o enlazado", se separan en direcciones opuestas, manteniendo v¨ªnculos que desconocemos. Las part¨ªculas subat¨®micas, seg¨²n la mec¨¢nica cu¨¢ntica, mantienen una indeterminaci¨®n considerable respecto a sus posiciones, velocidades y esp¨ªn. Pero si se somete una de ellas a un dispositivo para determinar con precisi¨®n alguna propiedad, la otra part¨ªcula la adquiere instant¨¢neamente, esto es, por una se?al desconocida m¨¢s r¨¢pida que la luz. No conocemos qu¨¦ son esa se?al y ese v¨ªnculo, que se mantiene por grande que sea la distancia que separe a las part¨ªculas "enlazadas".

Pero eso es otra historia.

Miguel Boyer Salvador, exministro de Econom¨ªa y Hacienda y miembro del Comit¨¦ Delors, es licenciado en f¨ªsica.