NEUTRINI

Abbiamo assistito un po’ tutti alla notizia-shock circolata per qualche giorno sui media quando il 23 settembre è stato annunciato dagli scienziati del CERN che in un loro esperimento i neutrini hanno viaggiato ad una velocità superiore alla luce.

IL TEAM GUIDATO DA UN ITALIANO - Un team di ricercatori guidato dall'italiano Antonio Ereditato ha registrato che i neutrini, le particelle più piccole e così sfuggenti da attraversare qualsiasi solido, hanno superato i 300.000 chilometri al secondo. Ereditato, che lavora al centro di fisica delle particelle del Cern, ha raccontato che nel corso di tre anni di misurazioni è stato verificato che i neutrini si muovono 60 nanosecondi (un tempo infinetesimale) oltre la velocità della luce sulla distanza di 730 km tra Ginevra, sede del Cern, e il Gran Sasso, sede del laboratorio dell'Istituto di Fisica Nazionale (Infn). In particolare nell'arco di tre anni sono stati «sparati» 15.000 fasci di neutrini dal Cern a Ginevra verso il rivelatore dell'Infn sotto il Gran Sasso. I neutrini avrebbero dovuto percorrere i 732 km di distanza tra i due laboratori in 2,4 millesimi di secondo, ma in realtà ci hanno messo 60 nanosecondi (60 milionesimi di secondo) in meno di quanto avrebbero dovuto impiegarci secondo i canoni della fisica di Einstein. «Si tratta (apparentemente) di una piccola differenza», ha spiegato Ereditato, «ma concettualmente è incredibilmente importante. La scoperta è così sorprendente che, per il momento, tutti dovrebbero essere molto prudenti. Non voglio neanche pensare alle possibili implicazioni».

(Corriere della sera, Redazione online, 22 settembre 2011 22:13)

La notizia ha fatto scalpore (anche per il commento del nostro Ministero della Pubblica Istruzione...) ma penso che molti non ne abbiano neanche capito la portata e tanti altri si siano limitati ad un’alzata di spalle in tono di sufficienza come a dire: “sì, va bene, qualcosa viaggia a velocità superiore della luce ma, con la crisi che c’è e tutti i problemi che si sono, a me che cosa me ne……?”

Oltre tutto non avrebbe attirato tutta questa attenzione se non risultasse dal lavoro di un’equipe internazionale di scienziati al di sopra di qualsiasi dubbio riguardo affidabilità e competenza quali quelli partecipanti a OPERA (Oscillation Project with Emulsion tRacking apparatus), basato ai laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare e che ha come obiettivo di studiare un fenomeno noto come “l’oscillazione dei neutrini”.

Già, ma cosa sono questi neutrini?

Leggiamo da wikipedia:

Il neutrino è una particella elementare. Ha spin 1/2 e quindi è un fermione.

Recenti esperimenti (vedi Super-Kamiokande) hanno mostrato che ha una massa, seppur molto piccola (da 100.000 a 1 milione di volte inferiore a quella dell'elettrone, col valore più probabile intorno a 0,05 eV/c²).

I neutrini non hanno carica elettrica né carica di colore, interagiscono solo attraverso la forza nucleare debole e la forza di gravità, ma non sentono l'interazione nucleare forte o la forza elettromagnetica.

Il nome neutrino fu coniato da Enrico Fermi come diminutivo del nome di un'altra particella neutra, il neutrone, molto più massiva.  

     

   

Nonostante siano fra le particelle più abbondanti in natura, fino a pochi anni fa erano ancora piuttosto misteriosi. Sappiamo che sono continuamente prodotti da alcuni tipi di reazioni nucleari, come quelle che avvengono nel Sole, e che ogni secondo il corpo umano è attraversato da 50 mila miliardi di questi elementi provenienti dalla nostra stella, senza lasciare traccia.

Direi che non sono poi così sconosciuti e lontani dalla nostra realtà anzi, detta così, mi sembrano anche abbastanza familiari!
Ciao, cari e dolci neutrini che mi attraversate 50 mila miliardi di volte ogni secondo, siete così delicati e gentili che non mi accorgo neanche della vostra presenza. Ma se ci attraversano in così tanti in un secondo, pensate un po’ quanti ne passano in un minuto? E in un’ora? Un mese? Un anno? Una vita?

         

Fu Wolfgang Pauli a teorizzare per primo la loro esistenza seguito poi da Enrico Fermi.

Si doveva spiegare infatti perché, nella disintegrazione spontanea dei neutroni, in cui venivano prodotti protoni ed elettroni, l’energia degli elettroni poteva variare con continuità e poi bisognava risolvere un’apparente violazione del principio di conservazione dell’energia che da questo fatto scaturiva.

Non addentriamoci in dettagli di fisica nucleare e andiamo invece a capire cosa hanno fatto gli scienziati nel loro esperimento.

Va fatta però una piccola premessa.

Esistono tre famiglie di neutrini: i neutrini elettronici, quelli muonici e quelli tauonici. Bruno Pontecorvo, uno dei “ragazzi di via Panisperna” (il gruppo di Enrico Fermi) pensò che la possibilità per i neutrini di cambiare famiglia di appartenenza (“oscillazione dei neutrini”) fosse legato al fatto di possedere una massa, per quanto piccola.   

Praticamente un fascio di neutrini muonici viene prodotto a Ginevra ad inviato lungo un tragitto (non un tunnel) di 732 Km in Abruzzo, al Gran Sasso, dove i neutrini trovano un complesso rivelatore di peso superiore a 1200 tonnellate.

Questo tragitto Ginevra-Gran Sasso è stato percorso dai neutrini (attraverso la crosta terrestre) con 60 miliardesimi di secondo in anticipo di quanto ci avrebbero messo viaggiando alla velocità della luce!

Ma questo non è possibile secondo la teoria della Relatività di Einstein. Già qualcuno ha cominciato a ipotizzare o affermare che “Einstein si era sbagliato” o che la teoria della Relatività è ormai da mettere in soffitta mentre qualcun altro polemizza con gli scienziati del CERN per aver commesso errori di calcolo o di misura.

Penso che molto correttamente gli scienziati coinvolti nell’esperimento abbiano invitato i loro colleghi della comunità internazionale a vagliare in modo critico i dati in loro possesso e ripetere esperimenti similari. Quindi credo sia giusto attendere le opportune verifiche prima di emettere sentenze di qualunque genere.

Credo sia opportuno dire con forza che le teorie scientifiche che sono state convalidate dagli esperimenti con grande precisione, come la teoria della Relatività di Einstein, non possono più essere smentite.

L’eventuale conferma del fatto che delle particelle possano superare anche di pochissimo la velocità della luce implicherebbe la necessità di formulare una teoria più generale della teoria della Relatività, e questo potrebbe avere conseguenze enormi ed imprevedibili.

Va ricordato comunque che ogni nuova teoria scientifica non inficia le precedenti ma le contiene come valide in un ambito definito esattamente come è avvenuto per la meccanica Newtoniana che è stata inclusa nella Relatività ma viene validamente applicata nei contesti in cui la velocità dei corpi di cui descrive il moto sono molto inferiori alla velocità della luce.

Va bene, direbbe qualcuno, allora si tratta solo di speculazioni teorico-astratte di un gruppo di scienziati ma, a noi comuni mortali, quali conseguenze pratiche porta?

Non saprei. È difficile dirlo.

Se pensiamo che le speculazioni teorico-astratte di Albert Einstein hanno poi portato alla creazione dell’energia nucleare e delle bombe atomiche e di conseguenza alla Guerra Fredda! Qualche implicazione pratica potrebbe anche esserci!

Ma non essendo dotati di sfera di cristallo da cui leggere il futuro non possiamo che restare a guardare quello che succede.

Ma vediamo anche altre possibili conseguenze di una tale scoperta.

Leggiamo cosa ha scritto Luciano Maiani, direttore generale del Cern fino al 2003 e fino poche settimane fa presidente del CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), in un articolo uscito su La Repubblica, dopo il seminario di Ginevra:

“Secondo Einstein, il tempo che passa tra la partenza e l’arrivo di un segnale dipende dal sistema di riferimento da cui guardiamo i due eventi. Se il segnale viaggia a velocità della luce, cambiando riferimento, ad esempio guardando da un’astronave a grandissima velocità, potremmo vedere un tempo zero (partenza e arrivo simultanei) o addirittura un tempo negativo (il segnale arriva prima di partire). In entrambi i casi, si perderebbe la relazione causa-effetto tra invio e ricezione del segnale. Per questo, nella teoria della relatività i segnali “superluminali” (più veloci della luce) sono proibiti.”

Ancora Maiani: “Anche il tempo zero impedisce di avere di avere una relazione causale. Se arrivano allo stesso tempo causa ed effetto in posti diversi non c’è più la relazione che ci deve essere. Nel quadro della relatività speciale i segnali superluminali sono impossibili. Peraltro anche secondo Galileo certe cose erano impossibili, ma se uno cambia le leggi di riferimento bisogna vedere cosa succede. Al momento non mi lancerei in speculazioni di questo genere. Aspettiamo prima una conferma.”

Ok, sono d’accordo. Attendiamo le conferme.

Pensiamo solo un attimo se venisse confermata l’idea del “tempo zero” ovvero della simultaneità partenza-arrivo dei neutrini e che verrebbe a perdersi la relazione causa-effetto.

Cosa succederebbe? Come staremmo senza la relazione causa-effetto?

Pensate solo che tutta la nostra razionalità è basata sulla relazione causa-effetto.

La scienza è basata sulla relazione causa-effetto.

Il nostro emisfero sinistro si basa sulla relazione causa-effetto.

Siamo abituati a ragionare con la relazione causa-effetto.

Se accade un qualcosa c’è un qualcosa che lo ha causato.

Il nostro presente viene da qualcosa accaduto nel nostro passato e quello che faccio nel presente va ad influenzare il mio futuro.

Siamo abituati a pensare così. È la logica aristotelica.

Come faremmo senza?

Ci sono anche altre logiche………………

grazie-ciao

GIAncarlo