Se non sono tornato finora sulla faccenda dei neutrini più veloci della luce, è semplicemente perché, nonostante nelle settimane passate ci siano stati parecchi lavori che provavano a fare le pulci al lavoro del team di Opera, nessuno di questi lavori mi è parso risolutivo. Se davvero è in atto un nuovo fenomeno, non lo si può semplicemente rifiutare sulla base di un'inconsistenza con le teorie attuali. Ancora peggio, non si può presumere che l'errore sperimentale sia dovuto a effetti fisici ben noti, che i tuoi colleghi sperimentali conoscono benissimo e di cui hanno sicuramente già tenuto conto. Eppure, le presunte confutazioni del risultato di Opera, per quanto ne so, finora rientrano in una delle due categorie precedenti. Per quanto mi riguarda, l'unica conferma o smentita di quel risultato può venire da esperimenti indipendenti: per esempio Minos, che starebbe lavorando per ottenere qualcosa già entro il 2012.
In questo senso, dunque, anche le nuove misure di Opera di cui si parla in queste ore sono certamente interessanti, ma non risolutive. Si tratta di verifiche che servono ad accertare se la precisione del tempo di transito dei neutrini dal Cern al Gran Sasso è stata stimata correttamente. Il dubbio nasceva dal modo in cui vengono prodotti i neutrini: si usano collisioni tra protoni, ma la produzione avviene in un intervallo di tempo finito e non è banale capire in quale istante di questo intervallo viene prodotto ciascun neutrino. Nelle scorse settimane, il team di Opera ha rianalizzato l'arrivo di neutrini prodotti al Cern da collisioni effettuate su intervalli di tempo molto più brevi (per dare un'idea: si è passati da 10,5 milionesimi di secondo a 3 miliardesimi di secondo) e la nuova analisi ha confermato che la precisione nei tempi era quella stimata inizialmente. La cosa è servita soprattutto a placare qualche scetticismo interno alla collaborazione e a ottenere una versione definitiva dell'articolo. Insomma: si tratta di un'ulteriore prova dello scrupolo nel presentare risultati così sorprendenti, non di una prova definitiva del fenomeno.
Ma ora che si è scoperto che i neutrini (FORSE) sono più veloci della luce casa cambierà nelle leggi di Einstein(ad esempio E=mc°2)? E' tutto da riscrivere o la velocità dei neutrini non è influente in quelle formule? Se sì, come procedere per cambiare le formule?
RispondiEliminaTralascio i complimenti che ormai diventano stucchevoli, ma ho riletto il post: “Einstein e i limiti di velocità” che è uno dei più sintetici, ma nello stesso tempo esplicativi che abbia mai letto.
RispondiEliminaOra considera che un dentista provinciale come me, con pochissima dimestichezza con la matematica, che chiude immediatamente la pagina di Wolfram Alpha come se fosse scritta in sanscrito e che nutre la sua curiosità solo con Le Scienze, articoli vari sui giornali e libri di divulgazione (ho letto tutti e tre i tuoi, ruffiano eh?) ha dubbi numerosi ed immensi.
Dopo il solito cappello da grafomane arrivo alla domanda.
Se i neutrini hanno massa , sia pur piccolissima, come fanno a viaggiare alla velocità della luce? Non è già questo un dato in contraddizione con la relatività einsteiniana?
Grazie da GIGI.
Be', in effetti sarebbe una delle cose da spiegare. Bisognerà farsi venire qualche idea...
RispondiEliminaUrca!!!...
RispondiElimina@dentista Senza entrare troppo nelle formule, c'è una relazione (relativistica) che lega la massa di riposo di una particella, la sua energia e la velocità a cui viaggia. La relazione è
RispondiEliminav = c ( 1 - m^2 c^4 / E^2 )
Ora, se assumiamo che per i neutrini si abbia m c^2 = 1 eV, per neutrini di energia 10 GeV (le tipiche energie di Opera) si ottiene
v = c ( 1 - 10^-18 )
e quindi la differenza tra v e c è circa una parte su un miliardo di miliardi, cioè trascurabile.
In parole povere, se si dà anche una piccola schicchera di energia a particelle molto leggere (come i neutrini) allora dette particelle andranno a velocità talmente vicine a c da risultare indistinguibili da c a tutti gli effetti pratici.
Marco
E ho anche sbagliato l'esponente, 10 Gev sono 10^10 eV :)
RispondiEliminaMarco
Ah, scusate, avevo letto male la domanda del dentista. Avevo capito: come farebbero a viaggiare a velocità *maggiore* della luce... Ovviamente, la risposta alla domanda come fanno a viaggiare alla velocità della luce è quella che ha dato Marco, ovvero: non viaggiano *esattamente* alla velocità della luce, ma quasi.
RispondiEliminaForse il dentista, voleva sapere qualcos'altro, ovvero...dalla relatività di Einstein si evince che un corpo a riposo ha una determinata massa e una determinata energia, data dalla formula E=mc^2...se il corpo fosse in movimento con una velocità v, allora avrebbe una massa relativistica M, data dal rapporto della massa a riposo e la radice quadrata di 1 meno v^2/c^2 con c = velocità della luce. La massa risultate avrebbe valori sempre più alti con v sempre più elevata, fino ad avere una valore infinito quando v = c. Visto che i neutrini viaggiano a velocità prossime a quelle della luce, ci si stupisce che a livello di massa, non si nota nessun cambiamento...a mio avviso, il dentista voleva sapere il perchè di questo.
RispondiEliminaLa domanda quindi è: manca ancora qualcosa alla Teoria della relatività ristretta di Einstein oppure c'è qualcosa di sbagliato? O ancora...esistono particelle che, seppur viaggino a velocità elevatissime, sembrano non "rispettare" queste leggi?
Samuele
Allora, posto che la "massa relativistica" è proprio un obrobrio, e che si può benissimo parlare di massa a riposo (e basta!), scrivendo le equazioni come:
RispondiEliminaE = mγc^2 (dove γ vale (1-(v/c)^2)^-1/2)
e
p = mγv
che combinate assieme danno
E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2
che è l'equazione corretta da utilizzare per particelle in movimento, una particella che va più veloce non è che aumenta davvero di massa, semplicemente acquista energia. E questa energia è proprio quei 10 GeV di prima, che si notano, si notano eccome!
O forse ti riferivi ad altri tipi di cambiamenti? Perché l'unica altra cosa che mi viene da pensare sono effetti gravitazionali, dalla relatività generale... ma a queste energie gli effetti di questo tipo sono veramente, veramente troppo piccoli.
La relatività in sé è una teoria solidissima, per il momento non mi preoccuperei che ci sia "qualcosa di sbagliato", anche alla luce dei nuovi risultati. Certo, non è da escludere che potrebbe esserci qualche revisione, chissà... Ma poterebbe anche essere di no, ci sono già anche teorie di neutrini superluminali che mantengono ugualmente corretta la relatività.
Per l'ultima domanda: per ora, a parte i neutrini (il cui comportamento va confermato) non ci sono prove che altre particelle non rispettino queste leggi.
Samuele, non capisco perché dici che non si nota alcun cambiamento nella massa. In realtà, anche al neutrino, come a qualunque altra particella, puoi attribuire una massa tale che la formula E=mc^2 valga anche nel sistema in cui la particella è in moto (anche se sarebbe più corretto parlare di un'unica massa, quella "a riposo"). Per esempio, nell'esempio di Marco (a proposito, nella formula mancano dei quadrati: v^2 = c^2 ( 1 - m^2 c^4 / E^2 ) ) la "massa" relativistica sarebbe M=10 Gev/c^2. Quindi non c'è niente di strano per i neutrini, si comportano come qualunque altra particella e, a meno che non viaggino davvero più veloci della luce (ma questo è tutto da dimostrare) la relatività è a posto così.
RispondiElimina@Gand sono d'accordo con te, la massa relativistica è proprio meglio dimenticarsela.
RispondiElimina@Amedeo prometto che non scriverò più formule dopo 4 giorni senza sonno :)
Marco
Ah, ecco, vedo ora che io e Gand abbiamo fatto lo stesso commento in (quasi) contemporanea.
RispondiElimina(Marco, sapessi come ti capisco :) )
Per farmi perdonare gli errori ho aperto un blog :) (no in realtà era un po' che ci pensavo) e ho postato quest'articolo sulla velocità delle particelle:
RispondiEliminahttp://tinyurl.com/bs25846
Marco
Benvenuto nel fantastico mondo dei blog :)
RispondiEliminascusatemi :) mio è l'errore di non aver considerato il cambiamento di energia registrato dagli esperimenti di Opera.
RispondiElimina@Gand: per quanto riguarda la parte finale del mio commento, quelle sono più che altro, possibili domande che ci si può porre davanti ai sensazionali risultati di Opera poichè, so perfettamente che la teoria di Einstein è solidissima e confermata da molte prove e che, a parte i neutrini, non è stata osservata ancora nessuna particella comportarsi in quel modo...
Samuele
Ehi, non credevo di scatenare una tale massa di commenti: grazie a tutti!
RispondiEliminaSamuele ha capito quale è (o era?) il mio dubbio: come fa una particella massiva a viaggiare alla velocità della luce senza raggiungere una massa infinita e richiedendo per questo una energia infinita? Poichè leggo questa pagina alla fine di una giornata di lavoro, rimando l'approfondimento a quando sarò più riposato e più lucido (proverò con il Sidol).
Seguirò anche il blog di Marco, spero che mi dia le stesse soddisfazioi che mi dà il suo omonimo con disturbi intestinali e questo blog di Amedeo.
A presto!
È scritto sopra, ma riassumo in breve:
RispondiEliminaNon va esattamente alla velocità della luce, ma un po' meno (molto poco). Ci vuole tanta energia, ma non infinita.
OK. Di mattina è facile facile.
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