Il neutrino più veloce della luce
26 set
Uno dei personaggi del mio romanzo, György Köves, un ungherese iconoclasta, di fronte ai più grandi scienziati riuniti a Erice si alza in piedi e dichiara: “Sono cinquant’anni che ci balocchiamo, Non s’è mai visto un periodo meno eccitante nella storia della scienza. Dove sono le scoperte? Le rivoluzioni scientifiche? La grandi visioni? Non c’è nulla di nulla. Scriviamo montagne di inutile carta su dettagli insignificanti. Non siamo scienziati, siamo collezionisti di farfalle!” E le cose stanno realmente così, è un po’ come se la Fisica fosse schiacciata dal proprio successo. I nostri modelli funzionano troppo bene, non succede mai nulla di veramente nuovo. Almeno fino a qualche giorno fa.
Il rivelatore “Opera” nei Laboratori sotto il Gran Sasso ha rivelato un’anomalia. Finalmente! Doveva essere una misura senza sorprese: un fascio di neutrini sparati dal grande acceleratore del CERN a Ginevra avrebbe dovuto passare attraverso la crosta terrestre e uscire proprio al Gran Sasso e qui gli scienziati nascosti nelle viscere della montagna avrebbero dovuto misurare certe caratteristiche. Niente di così eccitante, se non per qualche fisico teorico. Ebbene, sembra che questi neutrini abbiano viaggiato più veloce della luce! Un’affermazione del genere va verificata più e più volte in situazioni sperimentali diverse prima di essere accettata e ciò verrà sicuramente fatto nei prossimi mesi, ma se si rivelasse vera sarebbe la scoperta del secolo. Finalmente una crepa nella bellissima fisica che ci opprime con la sua frustrante perfezione, possiamo smettere di collezionare farfalle e cominciare a fare scienza sul serio! Sarebbe fantastico. O forse no. Ci sono mille modi in cui la natura ci può prendere in giro e finora sembra che lo abbia fatto ogni volta che se ne è presentata l’occasione. Fenomeni non locali, ovvero fenomeni in cui qualcosa sembra influenzare qualcos’altro in maniera istantanea esistono e sono ben verificati. Fenomeni superluminali (ovvero più veloci della luce) sono stati osservati in particolari circostanze anche con le onde elettromagnetiche che usiamo tutti i giorni con i nostri telefoni cellulari. A questo proposito qualche anno fecero scalpore i risultati di un esperimento eseguito in un istituto del CNR di Firenze (lo stesso dove, più o meno negli stessi anni, ho preparato la mia tesi di laurea). In tutti questi casi si trattava essenzialmente di un raggiro della natura nei nostri confronti. Non una vera violazione di una legge fondamentale della fisica. Un po’ come se la legge dicesse che non si può rubare, ma se rubo e rimetto a posto ciò che ho rubato prima che qualcuno se ne accorga, ho violato la legge senza davvero violarla. Finora si è sempre trattato di qualcosa del genere. Non una vera violazione di una legge fisica, ma una sorta di gioco di prestigio della natura. Ma c’è sempre una prima volta e la speranza di tutto il mondo scientifico è che sia proprio questa.
perdoni la domanda da persona totalmente ignorante di questioni inerenti la fisica, ma leggendo i giornali non sono riuscita a capire in che senso la nuova (presunta? reale?) scoperta avvenuta al CERN renderebbe vana la teoria della relatività di Einstein. saprebbe chiarirmi questo aspetto?
complimenti per il libro, l’ho letto tutto d’un fiato
carla
Nessuno lo sa ancora. Fenomeni superluminali (ovvero esperimenti in cui “qualcosa” va più veloce della luce) sono già stati osservati, sia pur con mille dubbi e cautele. La novità è che finora si trattava sempre di fotoni, ovvero di particelle prive di massa, mentre i neutrini hanno una massa (per quanto piccola). Non è una differenza da poco perché un oggetto provvisto di massa dovrebbe avere energia infinita per arrivare alla velocità della luce, il fatto che riesca persino a superarla è una scoperta sbalorditiva. Che impatto questo possa avere sulla nostra visione della fisica è difficile dirlo. I fenomeni superluminali finora scoperti non hanno avuto praticamente effetti. La ragione è che sebbene l’onda possa, in certe particolari circostanze, viaggiare più veloce della luce, l’informazione no. Per quello che oggi sappiamo sull’universo la cosa più reale che esista è proprio l’informazione. Sembra quasi un paradosso: l’informazione è più reale della realtà “tangibile”, ma le cose stanno proprio così in fisica. Quindi una volta appurato che non ci siano errori di misura (e probabilmente non ce ne sono) la questione successiva è se c’è trasmissione di informazione. Per chiarire la questione possiamo fare un esempio. Un treno viaggia a 100Km/h e questa è la velocità alla quale i viaggiatori vengono trasportati da Firenze a Roma. Un viaggiatore si alza dal sedile e va verso il ristorante nella testa del treno. Durante la sua passeggiata va un po’ più veloce di 100Km all’ora, ma non arriverà prima a Roma, perché non può scendere dal treno finché non si ferma in stazione. Quando si sente dire che i fisici stanno studiando la statistica e la forma dei pacchetti di neutrini inviati (ovvero i treni spediti nel “Tunnel Gelmini”, giusto per restare nella metafora), stanno proprio facendo questo. Se risulterà un fenomeno genuinamente superluminale (con trasmissione di informazione) allora si tratterà di una grandissima scoperta che potrebbe portare nel caso più prudente a una riformulazione della teoria della relatività con una diversa velocità massima (e non sarà facile capire quale potrebbe essere), nel caso più estremo a una riformulazione del principio di causalità, ovvero il principio secondo cui la causa deve precedere l’effetto. In tal caso si tratterebbe di una scoperta veramente sconvolgente e la teoria della relatività sarebbe totalmente contraddetta, ma su questa questione ci andrei con i piedi di piombo.
Egregio professore,
forse è possibile che l’informazione viaggi a velocità superiore a quella della luce.
Quando studiavo elettromagnetismo mi era venuto in mente il seguente esempio.
Se una persona cammina parallelamente ad un muro proietta un’ombra che si muove alla sua stessa velocità (spazio percorso diviso il tempo impiegato).
Se la persona si muove di sbieco al muro, il tempo di percorrenza è lo stesso, per la persona e per l’ombra, ma lo spazio percorso dall’ombra sarà maggiore e di conseguenza anche la sua velocità.
L’ombra trasporta un’informazione? Se così è l’oggetto fisico che ha prodotto l’ombra potrebbe essere vincolato a non superare la velocità della luce ma l’informazione che ha generato forse no.
Congratulazioni per il libro, si legge meglio de “Il nome della rosa” di Umberto Eco e comunica concetti che hanno maggiore sostanza.
I fotoni che producono l’ombra portano informazione (basta pensare alle fibre ottiche che trasmettono le nostre email in giro per il mondo). Tuttavia il suo ragionamento mi ha fatto pensare al fatto che tutta l’informazione sul mondo fisico (tridimensionale) è contenuta nel suo confine (bidimensionale), ovvero ciò che succede in uno spazio fisico è completamente determinato da ciò che succede su una superficie che lo circonda, i fisici usano il termine “condizioni al contorno”. In altre parole è come se tutta l’informazione contenuta in uno spazio fisico sia proiettata su una qualsiasi superficie che lo contiene, un po’ come l’ombra sul muro di una persona che cammina, con la differenza che l’ombra e la persona sono di fatto indistinguibili perché contengono esattamente la stessa informazione.
In Flatlandia: Racconto fantastico a più dimensioni, scritto nel 1884 dal matematico Edwin Abbott Abbott, si descrive l’anomalia di un abitante di un universo bidimensionale che entra in contatto con l’abitante di uno tridimensionale. Il racconto si presta a letture diverse, pedagogico, umoristico, filosofico, satirico, distopico ma è singolarmente anticipatore delle rivoluzioni scientifiche che si sarebbero manifestate di lì a poco.Quando l’informazione generata in un universo, con un suo numero di dimensioni, sbuca in un altro, con un numero di dimensioni diverso, si conserva o si altera?