Divagazioni sui neutrini e sulla luce


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    Archiviati gli incidenti domestici del Ministero della ricerca (leggasi scivoloni), è tempo di cominciare a vedere che cosa sta accadendo nel mondo della fisica a seguito dell’annuncio di ieri, dell’articolo pubblicato dalla collaborazione Opera e del seminario svoltosi ieri pomeriggio al Cern (ci sarà una replica lunedì al Gran Sasso).

    I rumors di quelli che ne sanno molto più di me si muovono in due direzioni. Quella sperimentale e, naturalmente, quella teorica. Cominciamo dalla prima.

    Venerdì pomeriggio, appena dopo il seminario del Cern, e appena assorbita la sbornia per l’euforia degli incompetenti, ho avuto modo di chiacchierare con un importante fisico sperimentale, che mi anticipava qualche dubbio – serpeggiato tra Roma, Padova, Ginevra e chissà quanti altri Dipartimenti – relativo all’analisi statistica dei dati. Molto sinteticamente, ma anche drasticamente, mi diceva che il lavoro di Opera potrebbe essere viziato da un errore che non modificherebbe i dati raccolti, ovviamente, ma ne altererebbe sensibilmente la significatività statistica.
    In soldoni, allargherebbe l’intervallo di confidenza delle misure fino a ricomprendervi tranquillamente la velocità della luce e anche qualcosa meno.
    Le obiezioni più solide le ho trovate sull’ottimo blog di Marco Delmastro, fisico delle particelle che lavora al CERN di Ginevra nell’esperimento ATLAS, e su quello di Jon Butterworth, del gruppo di alte energie allo University College di Londra. Tra parentesi, il blog di Butterworth è ospitato dal sito del “Guardian”, giusto per sottolineare la serietà con cui prendono l’informazione scientifica in certi altri paesi.
    Butterworth dichiara anche, in un corsivo, di aver ricevuto un commento da Luca Stanco, membro senior della collaborazione Opera, che non ha firmato il preprint perché considerava l’analisi preliminare, e aveva preoccupazioni simili. E non è il solo, a testimonianza del fatto che all’interno della stessa collaborazione c’è stato, e c’è, un serrato confronto sull’opportunità di pubblicare i risultati.
    (Qualcuno, digiuno di come vanno le cose nel bizzarro mondo degli scienziati, penserà a litigi tra correnti come quelli che avvengono nei nostri partiti politici. In tal caso, vi prego, cambiate blog. Perché qui di tanto in tanto proviamo a parlare di cose serie.)

    Spostandoci dall’esperimento su un altro piano, c’è l’enigma della supernova 1987A. I rivelatori Kamiokande, in Giappone, Baksan, in Russia, e IMB-3 negli Stati Uniti ebbero un picco di neutrini 18 ore prima dell’arrivo della luce dell’esplosione. Ma questo non è una conferma della maggiore velocità dei neutrini, anzi. L’arrivo anticipato è stato spiegato con la refrattarietà dei neutrini a interagire con la materia, mentre la luce avrebbe interagito con gli strati superiori della stella in esplosione. In più, un anticipo di 18 ore a una distanza di 157.000 anni luce, come quella della 1987A, non sarebbe compatibile con i 60 nanosecondi di differenza nel brevissimo tragitto tra Ginevra e il Gran Sasso. Come spiega anche Sean M. Carroll, fisico teorico e astrofisico del Caltech, l’evento 1987A fa anzi pensare che i neutrini viaggino proprio alla velocità della luce.
    Le due misurazioni, dunque, appaiono incongruenti.

    Infine, si sentono già anche i primi vagiti dei teorici. E anche qui le questioni sono piuttosto complesse. Se infatti il risultato di Opera fosse verificato, e ci vorrà il suo tempo, bisognerà trovare una spiegazione. Che è tutto fuorché ovvia. Qualche cenno lo si trova sempre sui post di Carroll sul suo Cosmic Variance, ma una bella analisi la trovate anche qui, per opera di Gianluigi Filippelli, giovane fisico dell’Osservatorio di Brera.
    Il problema è evidente. Se si ammette che l’invariante delle trasformazioni di Lorentz nella relatività speciale NON sia la velocità della luce c, ma un’altra cosa, per esempio la velocità dei neutrini, bisogna fare i conti con le equazioni di Maxwell, e con i valori della costante dielettrica del vuoto e della permeabilità magnetica del vuoto. È un bel problema, perché l’elettromagnetismo funziona discretamente bene, e la relatività speciale pure.
    Filippelli mette tra le ipotesi la possibilità di modificare l’interazione debole, ma questa forza è stata unificata con l’elettromagnetismo nell’interazione elettrodebole, verificata sperimentalmente proprio al Cern con la scoperta dei bosoni vettori intermedi che hanno meritato il Nobel a Carlo Rubbia e Simon van der Meer.
    Insomma, neutrini, fotoni e relatività speciale sono terribilmente legati, e il crollo di una tessera come la velocità della luce nel vuoto darebbe il via a un effetto domino piuttosto difficile da spiegare.
    Peraltro, in una breve conversazione di questa sera un amico, teorico delle alte energie alla Sapienza di Roma, mi ha confessato che nessuna delle nuove teorie più accreditate, nemmeno le più ardite teorie di gravità quantistica, sarebbe in grado di spiegare, a oggi, un fenomeno simile. E lo stesso mi hanno detto alcuni dei più accreditati fisici teorici italiani in altri “scambi di opinioni” (precisazione: non faccio i nomi non perché sia reticente, ma semplicemente perché queste affermazioni sono state fatte in conversazioni private, e dunque non durante interviste ufficiali).
    Ciò nonostante, qualcuno scommette che lunedì ci sarà un profluvio di preprint teorici – per cui passerà alla storia come l’international crackpotter day – per tentare di far calzare la teoria a un risultato ancora molto discusso.

    E per ora è tutto.

    P.S. Quanto avete letto qui non è, ovviamente, farina del mio sacco. Nel senso che non basta una laurea in fisica conseguita vent’anni prima per fare ipotesi da soli sull’universo mondo. Ho soltanto raccolto una testimonianza del febbrile lavoro che si sta svolgendo nel mondo della fisica dopo l’annuncio di venerdì. E forse l’aspetto più straordinario di questo esperimento è che permette di mostrare a un vasto pubblico come procede la scienza. Permette, per la prima volta da che sono nato, di raccontare la fatica, le riflessioni, i confronti, l’umiltà della stessa collaborazione che ha illustrato i suoi risultati davanti a tutta la comunità scientifica, in un modo che normalmente i non addetti ai lavori non conoscono.
    Ecco, forse è anche per questo che amo tanto l’impresa scientifica. Perché è un’incredibile avventura collettiva dell’umanità. Come non ce ne sono altre.

    E per finire in allegria, dopo questa dichiarazione d’amore e dopo questo lunghissimo post, vi sottopongo anche la fondamentale dichiarazione di Pierluigi Bersani.

    Marco Cattaneo (pubblicato su Le Scienze – blog il 25 settembre 2011)

      

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Data: martedì 27 settembre 2011

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