23 settembre 2011

Più veloci della luce?

Come ormai avrete letto un po' ovunque, un esperimento che si chiama Opera avrebbe osservato un fascio di neutrini percorrere la distanza tra il CERN e il Gran Sasso (730 chilometri) impiegando 60 miliardesimi di secondo in meno di quanto ci avrebbero messo viaggiando alla velocità della luce (ovvero 2,4 millisecondi). Siccome c'è questo piccolo dettaglio che la velocità della luce, secondo la teoria della relatività di Einstein, è un limite fisico invalicabile, capite bene che la conclusione della faccenda è piuttosto sconvolgente.

La notizia girava come sussurro tra i fisici già da qualche giorno. C'è un seminario programmato per le 16 del 23 (lo si potrà guardare in streaming qui), ma le agenzie hanno cominciato a battere la notizia con molte ore di anticipo. Il che dimostra che in effetti esistono cose che arrivano prima di quando dovrebbero; ma non chiarisce se anche i neutrini si comportano davvero così. Aspettiamo di avere maggiori dettagli e di provare a capire meglio, prima di trarre conclusioni, tenendo presente che se la cosa fosse confermata sarebbe molto grossa. Cosa servirebbe per confermarla? L'ideale sarebbe un esperimento indipendente che trovi gli stessi risultati, come sempre in fisica. (Per inciso, nel 2007, un esperimento americano chiamato MINOS aveva trovato risultati che potrebbero essere letti in modo simile, ma con un livello di confidenza troppo basso.) Intanto però si può cominciare facendosi un'idea precisa del modo in cui sono stati ottenuti questi risultati dal team di Opera. E state certi che nei prossimi giorni i dati e le conclusioni verranno passati al setaccio dalla comunità mondiale.

Detto questo, che implicazioni avrebbe la cosa? Innanzitutto, non mi pare del tutto esatto dire, come si sente in queste ore, che la relatività di Einstein verrebbe messa in discussione. La relatività si basa semplicemente sul postulato che la velocità della luce sia la stessa per ogni osservatore, e questo resterebbe valido. Dopo di che, una delle sue conclusioni è che nessun corpo dotato di massa possa superare la velocità della luce nel vuoto, perché l'energia richiesta sarebbe infinita. Ma ciò non toglie che si possano immaginare particelle che abbiano sempre una velocità maggiore della luce. Particelle del genere - i tachioni - sono in effetti state ipotizzate teoricamente, ma sono considerate altamente problematiche per una serie di ragioni. Intanto, dovrebbero avere massa immaginaria (non chiedetemi cosa voglia dire, non si sa). Poi, la loro velocità dovrebbe diminuire all'aumentare dell'energia (e, simmetricamente alle particelle "normali", ci vorrebbe un'energia infinita per frenarle al di sotto della velocità della luce). Ma soprattutto succederebbero cose molto strane con la causalità: detto grossolanamente, i tachioni potrebbero viaggiare all'indietro nel tempo.

Einstein o non Einstein, comunque, è chiaro che se fosse accertato che i neutrini viaggiano più velocemente della luce ci sarebbero da riscrivere i libri di fisica. Peraltro, l'idea che i neutrini possano essere tachioni non è nuova, come dimostra questo articolo del 1985.

Ripeto, se la cosa si dimostrasse vera sarebbe esaltante e rivoluzionaria. Ma proprio per questo bisognerà essere più attenti che mai a non sottovalutare possibili errori e spiegazioni alternative.

Perdonatemi la facile battuta: cerchiamo di non correre troppo.

21 commenti:

  1. Credo che i giornali abbiano annunciato migliaia di volte notizie tutte da accertare con squilli di trombe e la frase catalizzatrice "rimette in discussione la teoria della Relatività", ecco perché hanno perso credibilità.

    Mi sono fiondato subito su keplero.org perché ero certo che avrei trovato una sua opinione più moderata e chiarificatrice :) ..allora aspettiamo sviluppi!

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  2. Nel blog "le scienze" di Cattaneo la notizia inizia così:

    « Più veloce della luce: genesi di una notizia
    Tutto è cominciato questa mattina, con una sibillina intervista ad Antonino Zichichi su “II Giornale”. I neutrini sono più veloci della luce? Però.
    Così le redazioni sono entrate in fibrillazione.»

    Lo dico sinceramente, visto che ci sono di mezzo il giornale e zichichi mi puzza di (grossa) bufala!

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  3. Dato che i neutrini mutano tipo mentre viaggiano (era per studiare questo fenomeno che è stato realizzato Opera), devono avere una massa piccola, ma non nulla e dunque difficile che possano esser tachioni.
    Secondo i rumors che sono girati nei giorni scorsi sembrerebbe che tutto si possa spiegare aggiungendo un ulteriore termine all'impulso relativistico, per cui la velocità della luce non sarebbe superata dai neutrini. Si tratterebbe comunque di una correzione rivoluzionaria.

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  4. 1. E se anche per i neutrini (come per le onde e.m.) si potesse parlare di velocità di fase (che può essere anche >c) e velocità di gruppo (che deve essere <=c) ???

    2. Caro Balbi, hai postato il link a Science Direct dell'articolo "Neutrinos as tachions", ma bisogna loggarsi per entrare. E se postassi il pdf ???? :)

    Ciao,
    Simone

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  5. La cosa seria è che ora, i veri nerd, si dovranno rimettere a calcolare le distanze giuste e ridoppiare tutte le puntate di Star Trek.

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  6. Zichichi si e' agganciato anticipando una notizia che circolava da qualce giorno ma in attesa di conferma ufficiale.

    Per chi e’ interessato, qui il comunicato stampa ufficiale del CERN di stamattina: http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html

    L’articolo e’ stato pubblicato qui: http://arxiv.org/abs/1109.4897

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  7. Che tu sappia l'impianto teorico di OPERA tiene conto di possibili correzioni alla lunghezza delle geodetiche dovute all'interazione con il campo gravitazionla terrestre? In fondo per deviazioni così piccole, per quanto debole, potrebbe avere qualche influenza. Se ce l'ha per il GPS...

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  8. Ma che bello sarebbe! Avere due esperimenti i cui risultati si contraddicono porta sempre ad una nuova teoria: da Michelson-Morley e Fizeau nacque la relatività speciale; cosa potrebbe nascere da qui?

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  9. @tomate

    a riguardo c'è questo documento:

    http://operaweb.lngs.infn.it/Opera/publicnotes/note132.pdf

    Ho trovato un commento a riguardo su un altro blog: "(GPS coordinates given with respect to the geodesic, for convenience). Anyway, the discrepancy is close to the missing 20 meters in light travel time, and the measurement procedure doesn't discuss what coordinate systems to use."

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  10. Come è possibile che la relatività ristretta funzioni così com'è nell'eventuale esistenza di una particella superluminale? Il sistema di riferimento relativistico si basa sul fatto che la velocità della luce sia la stessa per ogni osservatore solo perché una informazione che viaggi a velocità superiore non è prevista dalla teoria. Se i neutrini trasportano informazione, anche il modo d'interpretare i fenomeni sarà differente da quanto previsto dal lavoro del 1905. Io propongo comunque una soluzione: i neutrini superano questa velocità solo perché in Italia nessuno rispetta i limiti.

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  11. Jimson Weird,

    mi daresti il link a quell'altro blog?

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  12. @tomte

    certamente! Scusa non era un blog, è il sito NatureNews, la discussione continua nei commenti:

    http://www.nature.com/news/2011/110922/full/news.2011.554.html

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  13. Uhm. Sono perplesso. Appena ho sentito la notizia, mi sono subito immaginato una serie di spiegaizoni, fra cui: errori di misura, eventuali disturbi dei neutrini, e via dicendo. Poi ho pensato che la teoria della relatività è una teoria bella, elegante, stilosa. E che mi sembra strano doverla correggere con una costante... E' un po' come la stima di gauss dei numeri primi: la correzione effettuata da un altro matematico a quella formula sembrava più precisa, ma era più brutta, mentre la semplice ed elegante formula di Gauss ha dimostrato di essere più precisa. Ecco, sarò un vecchio sentimentale, ma una teoria semplice ed elegante ha le mie preferenze. Le correzioni arbitrarie sono uno sbafo di stilografica su un testo peraltro scritto impeccabilmente.

    In ogni caso, anche se ci fosse una nuova teoria, dovrebbe essere comunque compatibile con quella einsteniana, come quest'ultima non contrastava assoltamente con la fisica newtoniana ma la ampliava.

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  14. sta cosa mi ha mandato fuori di testa stamattina!

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  15. Come al solito, chiarezza esemplare.
    Come al solito, grazie. :)

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  16. anche io, appena saputo della notizia, mi sono fiondato su questo blog certo di trovare un tuo post :)

    io aspetto ulteriori notizie speranzoso ma scettico

    mirko

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  17. sul blog science 2.0 (quello su cui scrive anche Dorigo del CERN) il dibattito ovviamente continua; oggi è uscito questo interessante articolo
    firmato da Johannes Koelman:

    http://www.science20.com/hammock_physicist/whats_wrong_those_neutrinos-82942

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  18. mi viene un dubbio atroce: è vero che hanno calcolato la dislocazione indotta dal terremoto del 2009 ma siamo sicuri che il movimento della superifcie terrestre sia costante fra il gran sasso e ginevra? improbabile che i vettori GPS siano costanti in tutto il transetto.
    non è nella zona interessata, ma se non erro per esempio bologna e verona "si avvicinano" costantemente. una deformazione del genere non calcolata farebbe la discrepanza

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  19. E questa discrepanza in quanto si quantificherebbe?

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  20. Regola numero 1: tarare bene gli strumenti prima della sperimentazione. In effetti si potrebbe fare anche dopo, ma ciò farebbe perdere un po' di tempo e ... non è il caso.

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  21. Che figuraccia, la scienza italiana! :-(

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