Neutrini più veloci della luce. Intervista al Dr. Valerio Rossi Albertini.

EclisseForum.it ha intervistato il Dr. Valerio Rossi Albertini, fisico e ricercatore del CNR, che ha accettato di rispondere ad alcune domande riguardanti il recente annuncio della scoperta di neutrini superluminali. 

Di seguito troverete le interessantissime risposte che abbiamo ricevuto, uno splendido pezzo di ConoScienza Condivisa per il quale ringraziamo il dr. Rossi Albertini per la chiarezza e la disponibilità dimostrata. 

Buona lettura!

Simplicio

discussione sul forum

 

1) E’ notizia di questi giorni che un esperimento congiunto tra il CERN di Ginevra e il Laboratorio del Gran Sasso, avrebbe mostrato che i neutrini possono viaggiare ad una velocità superiore a quella della luce. Ci potrebbe spiegare come è stato condotto l’esperimento e che risultati sono stati ottenuti?
 

L’esperimento, concettualmente, è molto semplice. Consiste nel misurare il tempo impiegato da uno sciame di particelle elementari, dette neutrini perché privi di carica elettrica e di massa estremamente ridotta, per percorrere la distanza tra i laboratori del Cern di Ginevra e quelli del Gran Sasso in Abruzzo. Il metodo, con le debite varianti, è analogo al calcolo della velocità di un corridore, ad esempio sui cento metri piani. In questo caso, la distanza tra blocchi di partenza e traguardo è, appunto, di cento metri. Si misura l’intervallo di tempo che intercorre dal momento dello sparo a quello in cui l’atleta spezza il “filo di lana” e la velocità sarà data dal rapporto tra la distanza e il tale tempo. L’acceleratore del CERN di Ginevra (blocco di partenza) emette un fiotto di neutrini che vengono catturati e rilevati qualche millesimo di secondo dopo da un sistema collocato nel ventre del Gran Sasso (traguardo). La distanza è misurata tramite il GPS, strumento che consente di determinare la posizione degli oggetti con grande accuratezza, tramite rilevamento da satellite, come in un normale navigatore per tracciare il percorso stradale. La durata del viaggio da Ginevra al Gran Sasso è misurata da un orologio di precisione. I neutrini seguono una traiettoria rettilinea e, siccome la Terra è sferica, per andare da Ginevra al Gran Sasso, passeranno attraverso la crosta terrestre. Tuttavia, i neutrini hanno la caratteristica di non avvertire la presenza della materia, che attraversano senza essere disturbati o rallentati.

La traiettoria dei neutrini all'interno della crosta terrestre

Il risultato ottenuto dai ricercatori impegnati nell’esperimento (chiamato Opera) è che la velocità calcolata sarebbe superiore a quella della luce. Nell’esempio precedente, è come se il corridore che rappresenta un neutrino tagliasse il traguardo con qualche millimetro di vantaggio rispetto al corridore che rappresenta la luce.

2) Sono previsti ulteriori esperimenti per indagare meglio il fenomeno e smentire o confermare la scoperta?

Certamente. Prima di smantellare la teoria della relatività speciale di Einstein, uno dei cui assiomi è appunto l’invalicabilità della velocità della luce, sarà necessario ricontrollare i dati, valutare possibili cause di errore e ripetere l’esperimento in altre condizioni. Bisogna ricordare, infatti, che una misura analoga fu già eseguita (sebbene in condizioni diverse) nel 1987. In quell’anno si osservò l’esplosione di una supernova (SN1987A, ndr), durante la quale fu prodotto un intensissimo lampo di luce e una massiccia emissione di neutrini. Essendo molto distante la stella, la seppur piccola differenza di velocità prevista, comportò un notevole ritardo dei neutrini rispetto alla luce (circa tre giorni), perfettamente misurabile senza le incertezze dell’esperimento Opera. Ebbene, in quel caso, tutto andò come previsto da Einstein: i neutrini giunsero più tardi della luce…

3) Al comprensibile entusiasmo degli scienziati che hanno portato avanti l’esperimento, peraltro condito da una sana prudenza, si contrappone la voce di chi sostiene che potrebbe essere un buco nell’acqua in quanto è difficile stimare l’errore che si commette nel misurare la distanza tra l’emettitore e il rilevatore e il tempo intercorso tra l’emissione e l’arrivo dei neutrini ed in generale gli errori sistematici che potrebbero affliggere le misure. Cosa può dirci in proposito? 

Il dubbio è legittimo, anzi doveroso. Un errore nella determinazione del punto esatto in cui sono emessi i neutrini o della distanza tra Ginevra e il Gran Sasso, potrebbe giustificare l’apparente discrepanza dai risultati attesi. Altre cause di errore potrebbero essere l’analisi statistica dei dati, o la presenza di effetti che di solito si trascurano ma, nel caso di velocità così elevate, potrebbero essere rilevanti. Poi ancora, la curvatura dello spazio indotta dalla massa terrestre, in ossequio alla teoria della Relatività Generale di Einstein, che pregiudicherebbe l’ipotesi di propagazione dei neutrini in linea retta, oppure l’anomalo comportamento dei neutrini nella materia, rispetto a quello tenuto nello spazio vuoto. Gli sperimentatori assicurano di aver considerato tutte le possibili fonti di errore. Tuttavia, qualcuna di esse può sempre sfuggire ed, inoltre, considerarle tutte non implica necessariamente che si sia in grado di stimarne correttamente la ripercussione.

4) Se la scoperta dovesse essere confermata, quali implicazioni avrebbe nei modelli fisici che fino ad oggi giudicavamo solidi? E’ vero che la relatività subirebbe un brutto colpo? Sono già state formulate ipotesi per spiegare questo fenomeno? 

La teoria della relatività, che era stata confermata da tutti gli esperimenti condotti finora con un elevatissimo grado di approssimazione, andrebbe almeno modificata.  Bisognerebbe, infatti, valutare quanta parte potrebbe ancora essere valida e quanta invece andrebbe radicalmente riconsiderata. Ad esempio, si potrebbe ipotizzare che resti valida, ma che la velocità assima insuperabile sia quella dei neutrini e non della luce, in pratica assumendo che la famosa costante c, non sia la velocità della luce nel vuoto, ma quella dei neutrini e quindi non valga circa 300.000 km al secondo, ma sia lievemente maggiore. Ciò però, come detto, contrasterebbe con le osservazioni fatte finora, per cui altre modifiche sarebbero richieste. Inoltre, la velocità della luce nel vuoto è indipendente dall’energia della luce (ovvero dal colore del raggio di luce), ma questo non sarebbe necessariamente vero per i neutrini. Infine resta un nodo fondamentale. Le trasformazioni di Lorentz, ovvero quelle che, nella teoria della relatività, consentono di calcolare la variazione dei parametri fisici di un corpo (dimensioni, massa etc.) all’aumentare della velocità con cui esso viaggia, non sarebbero più coerenti. La massa di ogni oggetto che si avvicini alla velocità della luce aumenta progressivamente e, una volta raggiunta questa velocità , diventa infinitamente grande. Quindi, per quando sia piccola la massa dei neutrini in condizioni di riposo, essi dovrebbero crescere a dismisura approssimandosi alla velocità della luce, il che non è osservato nell’esperimento Opera….

5) Crede che questa scoperta, se confermata, avrà risvolti pratici?

Bisognerebbe innanzitutto stabilire se solo i neutrini siano dotati della capacità di eccedere la velocità della luce e se ciò si verifichi in ogni condizione, o solo in casi particolari o eccezionali. Prima di ipotizzare un’applicazione, bisognerebbe ricostruire una teoria che tenga conto sia dei successi della Relatività, che delle nuove evidenze sperimentali. Le equazioni che la descriverebbero, conterrebbero anche la risposta a questa domanda…

 

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