A meno che non siate stati chiusi in un bunker anti-atomico senza accesso a televisione o Internet per gli ultimi tre giorni avrete sicuramente sentito parlare di quella che potrebbe essere la scoperta del secolo: secondo un esperimento di fisica delle particelle effettuato tra il Cern di Ginevra e i laboratori del Gran Sasso in Italia, i neutrini potrebbero essere in grado di superare la velocità della luce. La notizia ha fatto il giro del pianeta e provocato grande eccitazione nel mondo della scienza e non solo (nonché qualche gaffe istituzionale di portata inaspettata che ha provocato l ‘ilarità della Rete).
Il risultato è talmente incredibile da essere stato accolto dalla comunità scientifica con grande scetticismo, tanto che si è ormai scatenata la caccia all’errore. Ma perché gli scienziati hanno così tanta difficoltà ad accettare questi dati?
Innanzi tutto un’evidenza di questo genere (come abbiamo già spiegato in un altro articolo) potrebbe far cadere uno dei pilastri fondamentali su cui si basa la relatività ristretta di Einstein, la teoria che come nessun’altra descrive l’Universo che conosciamo: l’insuperabilità della velocità della luce. Ma non c’è solo questo.
Secondo quanto ha detto al Guardian Subir Sakar, docente di fisica delle particelle all’ università di Oxford, questo risultato scombinerebbe la relazione di causalità: “ L’assunto che la causa non possa arrivare dopo l’effetto è assolutamente fondamentale per la nostra concezione di Universo: se salta siamo veramente nei guai”. Ma i risultati dell’esperimento, oltre ad andare contro una delle teorie più largamente accettate dalla comunità scientifica, nonché alla relazione causa-effetto, non sembra essere coerente neanche con quello che si sapeva dei neutrini.
Era infatti già successo che alcuni neutrini avessero preceduto la luce generata dalla loro stessa sorgente: nell’esplosione della supernova 1987a, infatti, queste particelle avevano raggiunto i rilevatori sul nostro pianeta addirittura tre ore prima che fosse possibile vedere l’evento, ovvero che i fotoni prodotti raggiungessero gli stessi macchinari. In quel caso però il problema era stato, in un certo senso, di traffico: i neutrini, che non interagiscono quasi per niente con la materia, avevano potuto superare indisturbati i detriti e le polveri prodotte dalla stella, mentre la luce ne era stata deviata e rallentata. Ben Still, ricercatore in fisica delle particelle all’ esperimento T2K in Giappone, ha calcolato che – data la grande distanza che separa la supernova 1987a dal nostro pianeta – se effettivamente i neutrini prodotti dall’esplosione avessero viaggiato alla velocità registrata dall’esperimento del Cern, avrebbero dovuto precedere i fotoni corrispondenti di 4,14 anni e non semplicemente di qualche ora.
Ma, a questo punto, ci si chiede: quali potrebbero essere le inesattezze nelle rilevazioni italiane che potrebbero aver portato a questi dati impossibili? Cerchiamo di fare un punto.
Come ha spiegato ad Ars Technica Jenny Thomas, ricercatrice dell’esperimento Minos al Fermilab, i problemi potrebbero essere di tre tipi: nella misura del tempo (quello che viene chiamato il tempo di volo dei neutrini), in quella della distanza tra i due laboratori e nel determinare il momento esatto in cui il getto delle particelle è stato creato:
– il tempo di volo dei neutrini sembra il fattore misurato con più sicurezza: gli orologi atomici usati dagli scienziati possono misurare il tempo con un errore di un secondo su 30 milioni di anni. Inoltre, per sicurezza, il team si è avvalso della collaborazione di due diverse équipe di metrologi, uno tedesco ed uno -ovviamente, dato che si parla di orologi – svizzero;
– la misura della distanza potrebbe invece essere una candidata per l’errore: i macchinari del Gran Sasso si trovano infatti 1400 m sotto terra, e la loro posizione può essere calcolata solo in via indiretta, tramite una triangolazione di segnali Gps. In ogni caso, secondo i ricercatori che hanno condotto lo studio, la distanza percorsa dai neutrini da Ginevra all’Appennino potrebbe allontanarsi da quella stimata (730.534,61 m) di al massimo 20 centimetri;
– il momento esatto della creazione del fascio di neutrini è invece forse la cosa più difficile da misurare – secondo quanto Rob Plunkett del Fermilab di Batavia ha detto al New Scientist – perché non ci sono rilevatori di neutrini in uscita nei laboratori del Cern di Ginevra. L’unico modo di calcolare questo istante è quello di estrapolarlo dai dati relativi ai fasci di protoni che producono i neutrini in Svizzera e dalla distribuzione dei dati raccolti al loro arrivo al Gran Sasso.
In ogni caso l’approccio dei vari scienziati a un possibile errore nei dati varia molto. C’è infatti chi è cauto, come Jon Butterworth, docente di fisica dello University College of London: in un articolo sul Guardian, il fisico ammette infatti di aver pensato – alla lettura della notizia – che l’esperimento dovesse contenere un errore. Ma aggiunge anche che sarebbe ingiusto fare con leggerezza dichiarazioni così dure sul lavoro di anni di un nutrito team di professionisti, senza perlomeno leggere attentamente lo studio e aspettare ulteriori conferme o smentite da altri gruppi di ricerca.
Altri, invece, hanno rilasciato commenti sicuramente più caustici. “ L’esperimento potrebbe essere corretto e il risultato possibile, ma diciamo che è più probabile che ci sia qualche errore che è sfuggito ai ricercatori”, ha detto, Jim Al-Khalili, docente alla university of Surrey, sempre al Guardian: “ Ma per farvi capire come la penso su tutta questa storia, la metterò così: se dovesse venir fuori che i dati del Cern sono corretti e che effettivamente i neutrini possono superare la velocità della luce, giuro di mangiare i miei boxer in diretta tv”.
Quel che è certo è che se non si trattasse di questo pilastro della relatività ristretta la scoperta sarebbe stata accettata senza problemi: secondo l’ articolo in cui vengono presentati i risultati – a meno di errori ancora non trovati – c’è una possibilità su 506.707.346 che questi siano sbagliati. Nonostante questo, forse è ancora prematuro sperare nei viaggi del tempo del Doctor Who o nei motori a curvatura dalle velocità superluminali dell’ Enterprise.
via: wired.it
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Penso che il risultato del Cern vada nella direzione giusta anche se molti dubbi si possono avanzare sulle tecniche di misura adottate.
La differenza sul tempo di volo potrebbe essere 60 ns o 200 ns circa come da me previsto 5 anni fa.
E' un peccato che molti fisici non prendano in considerazione le idee che escono dal seminato.
Per approfondimenti:
1 G.Donati – Il legame nucleare e il peso del neutrino , La Chimica e l’Industria , pp 62 – 66 Giugno 2004
2 G.Donati – Luniverso invisibile (neutrino, quanti e relatività), ICPN pp 92 – 97 Giugno 2006
3 G.Donati – Il messaggero del campo elettromagnetico , ICPN pp 80 – 84 Novembre 2007
Gigi, se alzi il valore della velocità della luce, innanzitutto devi avere delle evidenze per farlo. Se risulta che la luce viaggia sempre a c, non si può toccare il suo valore.
Inoltre, come già dicevo, ad esempio il fatto che la velocità nell'Universo ha un limite superiore (vedi, ad esempio il mio link:)
http://www.fisicamente.net/FISICA_2/THEORY_OF_RELATIVITY.pdf
implica la relatività dello spazio e del tempo (pag. 2 e 3), tramite le trasformazioni di Lorentz. Ora, se davvero la natura ci mettesse in mano un oggetto più veloce di c, allora noi potremmo usarlo per effettuare misure di tempo e di spazio, e la relatività di spazio e tempo verrebbe modificata quanto più l'aumento di c è grande. Ma poi la natura, tramite, ad esempio, l'effetto relativistico di comparsa di un campo magnetico come effetto elettrico di variazione relativistica della densità di carica (rif. al Par. 4.1 del link prima citato) fa risultare tale campo di un'intensità tale che numericamente la velocità della luce risulta essere la c che conosciamo, non un'altra.
Poi, ripeto, dal momento che il delta di velocità da loro misurato è relativamente molto piccolo, secondo me si tratta di un errore annidato da qualche parte.
Poi, ad esempio, anche su Nature News hanno ricordato che il ritardo misurato tra l'arrivo dei neutrini e quello della luce, con l'esplosione della supernova 1987a, avrebbe dovuto essere invece che di 3 ore (causa i minori ostacoli incontrati dai neutrini) di anni, se il delta velocità fosse stato quello della notizia recente...
Saluti.
Leonardo Rubino.
leonrubino@yahoo.it
E se la Gelmini avesse ragione ?
Se le geodetiche della curvatura spazio tempo impressa dalla gravità terrestre non fossero le linee di minima distanza tra punti i neutrini potrebbero aver percorso uno spazio inferiore a quello teorico, cioe' il famoso tunnel...Potrebbe chiamarsi effetto Gelmini e salverebbe capra (esperimento) e cavoli (limite c)
non sono per nulla addetto ai lavori e quindi la mia domanda sarà certamente ovvia e forse stupida. Da quando ho capito il problema è quello di fissare una velocità limite.
Non potrebbe esistere una velocità solo maggiore di quella conosciuta ed ipotizzata.
Grazie
mah...
chissà se hanno tenuto conto della rotazione della terra...
per curiosità ho fatto una valutazione sulla riduzione della distanza considerando solo la rotazione sul proprio asse e vengono circa 30-40cm...
ma è stata considerata? :)
filippo
Riguardo l'interpretazione del Prof. Oddifreddi, secondo cui la Relatività richiede solo una velocità limite, ma non è rigidissima sul suo valore (riassumendo e se ho ben compreso), rispondo che la natura, ormai da secoli, dimostra all'uomo che non solo esiste una velocità limite, ma che questa è c, e non (c+dv).
Sempre con riferimento al Capitolo 3 del mio file al link:
http://www.fisicamente.net/FISICA_2/UNIFICAZIONE_GRAVITA_ELETTROMAGNETISMO.pdf
se una velocità limite non esistesse, il campo magnetico non potrebbe esistere, ma forse esisterebbe solo quello elettrico. Non solo; ricordo umilmente al Prof. O. che la natura, sempre ormai da secoli, ci ricorda che questa velocità è c, e non un'altra, ed essa vale 1 su radice di (eµ), da cui le equazioni che tutti conosciamo per il calcolo del campo magnetico in un avvolgimento ecc. Se c cambia, cambia pure l'intensità di un campo magnetico creato da una data corrente elettrica, ma mi risulta che variazioni inattese di questo tipo non siano mai state trovate.
Per ultimo, dal momento che, sempre con riferimento al mio file al link qui sopra, la velocità della luce è un limite perchè è l'Universo che sta collassando a velocità c, penso, di conseguenza, che i neutrini, seppur particelle speciali e sfuggevoli, debbano comunque piegarsi a tale imposizione, dettata da niente di meno che l'Universo...
Grazie ancora per l'attenzione.
Complimenti per l'interessante sito.
Ciao.
Leonardo Rubino.
leonrubino@yahoo.it
Non essendo un fisico, trovo sorprendente che, nell'articolo di presentazione della presunta scoperta, secondo quanto scritto su GALILEO, si indichi una probabilita' infinitesimale (1 su 506 milioni) che il risultato della misura sia affetto da errore, in contrasto con quella che sembra sia l'opinione di molti altri autorevoli esponenti della comunita' scientifica.
Forse sarebbe il caso di essere un po' piu' prudenti e rivedere bene tutta le misure.
Nessuno riprende l'osservazione di Odifreddi, secondo la quale la teoria prevede che ci sia una velocità limite oltre la quale non si può andare e che tale velocità sino a questo momento è stata identificata con quella della luce tuttavia.... Se tale osservazione pecca di ingenuità ebbene che qualcuno aiuti noi profani (sono un chimico) a chiarirci le idee. Poi sia detto fra noi, l'nvidia è un grande "motore di ricerca".
interessanti i vs. commenti c'è anche il fatto da tenere in considerazione che bohrn fece un'illustrazione pragmatica della relatività in diversi studi e in diverse occasioni se ne discutè a lungo delle teorie con molti scienziati e ricercatori in diversi salotti accreditati e ne venne fuori anche all'epoca una discrepanza assai nota con eistain ma non sotto l'aspetto della relatività in se stessa ma sotto l'aspetto matematico ciò è quello che forse anche oggi molti ricercatori del cerm stano facendo è in pratica tutta la legge stessa che è sotto un certo aspetto rilevante ma diversamente come affermò bohrn nelle sue tesi dove poi vennero incalzate da altri colleghi è che la legge stessa è contradditoria perchè nessuno può affermare quello che oggi a distanza di anni si è verificato ma loro lo avevano già capito circa 10 anni fa si è riusciti a teletrasportare una molecola di materia in un laboratorio distante 10 metri l'uno dall'altro esperimento in sordina si è sotto un certo aspetto ottenuto quello che oggi si è cercato con la materia anche se l'esperimento è assai più complesso da spiegare perchè si parla di disgregazione di molecole di atomi per poi ricostruirli (parliamo sempre di migliardesimi di cellule subatomiche) lei ha citato star trek si è vero quella è fantascienza ma la consapevolezza dell'essere porta l'uomo a spingersi verso nuove frontiere noi siamo lontani da quel tipo di tecnologia fantasientifica però a piccole dosi stiamo facendo grandi passi nella speranza di un futuro migliore. p.s. esperimento in australia
Nel testo si fa riferimento all'assenza di un rilevatore di neutrini in uscita dal CERN e al fatto che l'istante 0 del tempo di volo viene estrapolato a partire dai protoni che indirettamente li generano.
Dotare il CERN di un simile rilevatore non sarebbe allora il modo più semplice per ovviare a questo problema di misura? Si otterrebbe in un colpo solo di eliminare più problemi.
1 La disuniformità iniziale (creazione del fascio di protoni, collisione, generazione dei neutrini) verrebbe tagliata fuori dal calcolo.
2 Effettuare la misura a partire da due rilevatori dello stesso tipo che registrano il passaggio di neutrini già creati e "in tempo di volo" potrebbe ipoteticamente (ma non inverosimilmente) annullare qualche errore sistematico diverso da quello del punto 1 e di cui magari non si è nemmeno a conoscenza come sospetto.
3 Possibilmente (ignoro se sia possibile), dovendolo costruire ex novo, si potrebbero preventivamente adottare strategie atte ad eliminare (o ridurre ulteriormente) le incertezze nella misura della distanza tra i rilevatori.