In questi giorni, potreste aver sentito parlare di un esperimento condotto dai fisici del Cern di Ginevra e di Gallex sul Gran Sasso, il cui risultato pare sia che dei neutrini hanno percorso i 730 km che separano la Svizzera dall'Abruzzo a una velocità superiore a quella della luce nel vuoto.
Potreste anche aver sentito parlare di alcune dichiarazioni della Gelmini in proposito, dell'imbarazzo e ilarità suscitati da tali dichiarazioni, e dell'ancora più imbarazzante replica della Gelmini. Non mi addentrerò in questo, perché mi fa troppa tristezza. Una simile cretina non dovrebbe stare dove sta, per manifesta inettitudine sua e dei suoi collaboratori che le scrivono i temini. Segnalo solo questo link, in cui si può leggere quello che sarebbe dovuto essere il comunicato ufficiale del Ministero.
Qui di seguito cerco di spiegare quello che so ed ho capito di questo esperimento, a beneficio di quanti che sono un po' meno avvezzi di me con la fisica. Pochi, in effetti, ma qualcuno c'è, credo. Mia nonna, ad esempio. Forse.
Innanzitutto, cos'è un neutrino è una particella subatomica priva di carica elettrica e di massa molto piccola. Con queste caratteristiche, i neutrini interagiscono molto poco con la materia: il sole, ad esempio, in questo momento ci sta bombardando (ogni secondo) con qualche miliardo di neutrini per ogni centimetro quadrato, eppure non ce ne rendiamo conto perché ci passano attraverso senza lasciare traccia. Se interagiscono molto poco, come si fa a sapere che ci sono?
Questo è un problema estremamente divertente, perché in effetti è molto difficile da risolvere.
Comunque sia l'idea è questa: c'è un processo fisico che si chiama decadimento radiattivo, che sostanzialmente consiste in una particella che è troppo grossa per essere stabile, e perciò perde un pezzo che viene sparato via e si trasforma in una particella meno grossa e più stabile. La "particella" di cui sto parlando può essere ad esempio un atomo di uranio radioattivo (quello che viene usato in alcune centrali nucleari), ma non solo. Ecco. Le leggi della fisica (quella classica, di Newton!) dicono che se un oggetto si spacca in due parti, conoscendo le condizioni iniziali dell'oggetto prima della scissione siamo in grado di determinare esattamente la velocità e la direzione a cui si muovono le due parti dopo che l'oggetto si è spaccato. Questo vale per gli atomi, ma vale anche per oggetti macroscopici. E' per questo che se siete bloccati su un lago ghiacciato e non riuscite a muovervi senza scivolare, il modo migliore per uscirne è lanciare una scarpa nella direzione opposta a dove volete andare. Ma non divaghiamo, e torniamo al neutrino.
Ecco, un centinaio di anni fa, qualcuno ha visto che c'erano atomi che si spaccavano, ed erano convinti che si spaccassero in due pezzi, ma invece di misurare una energia esatta per ciascuno dei due pezzi, misuravano tutta un'ampia gamma di energie diverse. Il che significa che i due pezzi non scappavano via a una velocità fissata, come insegna Newton, ma con velocità diversa a seconda che... cosa? L'unico modo per spiegare questo mistero, era ammettere la presenza di una terza particella che nessuno era in grado di misurare. Questa particella, prima ipotizzata, poi teorizzata, e infine misurata, è il neutrino.
Quindi sappiamo che il neutrino esiste davvero, solo che è difficile da misurare.
Ora cos'è successo: è successo che per tre anni qualcuno al Cern di Ginevra ha creato dei neutrini e li ha sparati verso il Gran Sasso (sfruttando la loro scarsa interazione con la materia, uno può impunemente sparare neutrini dove gli pare), dove qualcun altro è riuscito a misurarli.
Con degli orologi molto precisi e sincronizzati, hanno potuto misurare quanto tempo ci hanno messo i neutrini a percorrere la distanza Ginevra-Gran Sasso ed ha scoperto che... ci mettevano un tempo di 60 nanosecondi inferiore a quello che ci metterebbe la luce se viaggiasse nel vuoto.
Un nanosecondo è un milardesimo di secondo, perciò se la luce per percorrere i 730km ci impiega circa 2,4 millesimi di secondo, beh i neutrini ci hanno impiegato 0,00000006 secondi in meno.
Ora il punto è che nella teoria della relatività la velocità della luce nel vuoto è un limite invalicabile. Non per sfizio, ma perché all'interno di certi conti vien fuori che non si può andare a velocità superiori. Punto. E ora ti arriva il neutrino e pam! viene fuori che invece si può fare.
Cosa significa questo?
Per il momento, non si sa.
Innanzitutto, ci vorranno anni e anni prima di poter anche solo confermare l'esperimento, cioè controllare che sia stato fatto tutto per bene e riprodurlo con altri contro-esperimenti. Nel mondo della scienza, è fondamentale che ogni risultato sia riproducibile. Altrimenti, non è scientifico. Bisogna vedere come hanno misurato i neutrini, bisogna vedere come hanno sincronizzato gli orologi, bisogna vedere come hanno misurato le distanze,... ce n'è di lavoro!
Poi bisognerà interpretare questi risultati. E non è detto che non esistano interpretazioni che riconducano alla relatività di Einstein.
Infine, se anche si dimostrasse che la teoria della relatività è imperfetta, questo non farebbe altro che spalancare le porte a una nuova fisica, come nella storia hanno fatto le scoperte di Galileo che hanno portato ai Principia di Newton, e poi alla fine del XIX secolo tutte le scoperte che hanno portato alla formulazione della teoria della meccanica quantistica da una parte e alla relatività dall'altra. Einstein ha vinto il nobel per la fisica per essere riuscito a spiegare l'effetto fotoelettrico (quello che permette alle porte dei supermercati di aprirsi quando ci avviciniamo, e alle porte degli ascensori di rimanere aperte invece che chiudersi a ghigliottina sulle nostre incaute gambette alla Peggy Fleming), un fenomeno fisico che contraddiceva le "certezze" che i fisici di 100 e più anni fa pensavano di aver raggiunto. Non c'è d'aver paura se qualcuno riuscisse ad estendere le teorie di Einstein! Il problema semmai è che ora qualcuno dovrà capire veramente la relatività, e questo mi pare lo scoglio maggiore! Ma ci arriveremo!
Concludo raccontando che un mio professore dell'università ci disse un giorno a lezione che il sogno di ogni fisico è riuscire a dimostrare che qualcosa si muove a velocità superiore della luce. Ora, forse, qualcuno ce l'ha fatta.
Potreste anche aver sentito parlare di alcune dichiarazioni della Gelmini in proposito, dell'imbarazzo e ilarità suscitati da tali dichiarazioni, e dell'ancora più imbarazzante replica della Gelmini. Non mi addentrerò in questo, perché mi fa troppa tristezza. Una simile cretina non dovrebbe stare dove sta, per manifesta inettitudine sua e dei suoi collaboratori che le scrivono i temini. Segnalo solo questo link, in cui si può leggere quello che sarebbe dovuto essere il comunicato ufficiale del Ministero.
Qui di seguito cerco di spiegare quello che so ed ho capito di questo esperimento, a beneficio di quanti che sono un po' meno avvezzi di me con la fisica. Pochi, in effetti, ma qualcuno c'è, credo. Mia nonna, ad esempio. Forse.
Innanzitutto, cos'è un neutrino è una particella subatomica priva di carica elettrica e di massa molto piccola. Con queste caratteristiche, i neutrini interagiscono molto poco con la materia: il sole, ad esempio, in questo momento ci sta bombardando (ogni secondo) con qualche miliardo di neutrini per ogni centimetro quadrato, eppure non ce ne rendiamo conto perché ci passano attraverso senza lasciare traccia. Se interagiscono molto poco, come si fa a sapere che ci sono?
Questo è un problema estremamente divertente, perché in effetti è molto difficile da risolvere.
Comunque sia l'idea è questa: c'è un processo fisico che si chiama decadimento radiattivo, che sostanzialmente consiste in una particella che è troppo grossa per essere stabile, e perciò perde un pezzo che viene sparato via e si trasforma in una particella meno grossa e più stabile. La "particella" di cui sto parlando può essere ad esempio un atomo di uranio radioattivo (quello che viene usato in alcune centrali nucleari), ma non solo. Ecco. Le leggi della fisica (quella classica, di Newton!) dicono che se un oggetto si spacca in due parti, conoscendo le condizioni iniziali dell'oggetto prima della scissione siamo in grado di determinare esattamente la velocità e la direzione a cui si muovono le due parti dopo che l'oggetto si è spaccato. Questo vale per gli atomi, ma vale anche per oggetti macroscopici. E' per questo che se siete bloccati su un lago ghiacciato e non riuscite a muovervi senza scivolare, il modo migliore per uscirne è lanciare una scarpa nella direzione opposta a dove volete andare. Ma non divaghiamo, e torniamo al neutrino.
Ecco, un centinaio di anni fa, qualcuno ha visto che c'erano atomi che si spaccavano, ed erano convinti che si spaccassero in due pezzi, ma invece di misurare una energia esatta per ciascuno dei due pezzi, misuravano tutta un'ampia gamma di energie diverse. Il che significa che i due pezzi non scappavano via a una velocità fissata, come insegna Newton, ma con velocità diversa a seconda che... cosa? L'unico modo per spiegare questo mistero, era ammettere la presenza di una terza particella che nessuno era in grado di misurare. Questa particella, prima ipotizzata, poi teorizzata, e infine misurata, è il neutrino.
Quindi sappiamo che il neutrino esiste davvero, solo che è difficile da misurare.
Ora cos'è successo: è successo che per tre anni qualcuno al Cern di Ginevra ha creato dei neutrini e li ha sparati verso il Gran Sasso (sfruttando la loro scarsa interazione con la materia, uno può impunemente sparare neutrini dove gli pare), dove qualcun altro è riuscito a misurarli.
Con degli orologi molto precisi e sincronizzati, hanno potuto misurare quanto tempo ci hanno messo i neutrini a percorrere la distanza Ginevra-Gran Sasso ed ha scoperto che... ci mettevano un tempo di 60 nanosecondi inferiore a quello che ci metterebbe la luce se viaggiasse nel vuoto.
Un nanosecondo è un milardesimo di secondo, perciò se la luce per percorrere i 730km ci impiega circa 2,4 millesimi di secondo, beh i neutrini ci hanno impiegato 0,00000006 secondi in meno.
Ora il punto è che nella teoria della relatività la velocità della luce nel vuoto è un limite invalicabile. Non per sfizio, ma perché all'interno di certi conti vien fuori che non si può andare a velocità superiori. Punto. E ora ti arriva il neutrino e pam! viene fuori che invece si può fare.
Cosa significa questo?
Per il momento, non si sa.
Innanzitutto, ci vorranno anni e anni prima di poter anche solo confermare l'esperimento, cioè controllare che sia stato fatto tutto per bene e riprodurlo con altri contro-esperimenti. Nel mondo della scienza, è fondamentale che ogni risultato sia riproducibile. Altrimenti, non è scientifico. Bisogna vedere come hanno misurato i neutrini, bisogna vedere come hanno sincronizzato gli orologi, bisogna vedere come hanno misurato le distanze,... ce n'è di lavoro!
Poi bisognerà interpretare questi risultati. E non è detto che non esistano interpretazioni che riconducano alla relatività di Einstein.
Infine, se anche si dimostrasse che la teoria della relatività è imperfetta, questo non farebbe altro che spalancare le porte a una nuova fisica, come nella storia hanno fatto le scoperte di Galileo che hanno portato ai Principia di Newton, e poi alla fine del XIX secolo tutte le scoperte che hanno portato alla formulazione della teoria della meccanica quantistica da una parte e alla relatività dall'altra. Einstein ha vinto il nobel per la fisica per essere riuscito a spiegare l'effetto fotoelettrico (quello che permette alle porte dei supermercati di aprirsi quando ci avviciniamo, e alle porte degli ascensori di rimanere aperte invece che chiudersi a ghigliottina sulle nostre incaute gambette alla Peggy Fleming), un fenomeno fisico che contraddiceva le "certezze" che i fisici di 100 e più anni fa pensavano di aver raggiunto. Non c'è d'aver paura se qualcuno riuscisse ad estendere le teorie di Einstein! Il problema semmai è che ora qualcuno dovrà capire veramente la relatività, e questo mi pare lo scoglio maggiore! Ma ci arriveremo!
Concludo raccontando che un mio professore dell'università ci disse un giorno a lezione che il sogno di ogni fisico è riuscire a dimostrare che qualcosa si muove a velocità superiore della luce. Ora, forse, qualcuno ce l'ha fatta.
Due domande.
RispondiEliminaUna:come hanno distinto i neutrini che hanno sparato i fisici del Cern da tutti gli altri neutrini che girovagano?
Due:ma se ti togli una scarpa su un lago ghiacciato, non rischi di rimanere attaccato col piede nudo sul ghiaccio? in tal caso non si esce tanto facilmente dal lago con questa soluzione.. e secondo me se inizi ad andare a gamba fasul neanche li ti salvi... ma magari completi l'opera perdendo qualche dente :D
Uno: questa e' una buona domanda. Probabilmente hanno mandato "pacchetti" di neutrini a intervalli di tempo regolari, cosicche' sapevano che quando il segnale arrivava a cadenza di tempo fissata era quello "buono".
RispondiEliminaDue: facciamo che invece di essere su un lago ghiacciato sei in orbita a 10000 km dalla superficie terrestre. Cosi' non cadi. Ma se lanci la scarpa nella direzione giusta, magari torni a terra. E allora si che ti rompi qualche dente.
un biologo avrebbe cercato di far diventare fluorescenti i neutrini.. :D
RispondiEliminaQuello che le fa i temini si è dimesso! Ma solo da portavoce. Si tiene il suo bel posto di dirigente del Ministero, cui è stato chiamato per volontà del Ministro, senza avere - pare - né titoli né esperienza. E nemmeno cultura, intelligenza, come si è visto bene.
RispondiEliminahttp://foolsjournals.files.wordpress.com/2011/09/neutrini.jpg?w=640&h=380
RispondiEliminaCorrono come matti; e da dove vengono? Dalla Svizzera. Sì sì, solo a casa loro rispettano i limiti.
Ahahah!! Fantastico!
RispondiEliminaAltre due domande da uno degli un po' meno avvezzi:
RispondiElimina1. Non ho capito (e non l'ho trovato scritto esplicitamente) quale fosse dall'inizio l'obiettivo principale dell'esperimento del CERN, se fosse cioè quello di misurare la velocità dei neutrini "in sè" o più specificamente di verificare l'ipotesi che viaggino a velocità superiore a quella della luce. Tu scrivi che ci stavano lavorando da tre anni, cioè da poco dopo che un analogo risultato "anomalo" era stato rilevato in un esperimento effettuato in America nel 2007, in un progetto di ricerca chiamato MINOS (v.Economist del 15 ottobre). Sembra che quel primo risultato sia stato ritenuto all'epoca conseguenza di un qualche errore sperimentale. Ora però quella prima interpretazione verrebbe quanto meno rimessa in discussione. Tuttavia mi sembra che non sia stato fatto alcun diretto collegamento tra i due risultati e che in particolare adesso nessuno si sia azzardato a parlare del recente risultato come di una prima, sia pure insufficiente verifica di un'ipotesi formulata sulla base del precedente. Da ciò la domanda iniziale: che cosa esattamente si prefiggeva l'esperimento?
2. Credevo di avere capito che gli acceleratori di particelle fossero progettati e usati per cercare di scoprire o stanare le componenti subatomiche elementari facendo scontrare ad alta velocità le particelle stesse. Dal medesimo articolo dell'Economist si viene a sapere che al Fermilab di Batavia (Chicago) c'è una macchina chiamata Tevatron, che prima dell'entrata in funzione del Large HAdron Collider di Ginevra era la più potente spaccatrice di particelle in circolazione, con cui si è riusciti a scoprire il "top quark" e si sta cercando di beccare il "bosone Higgs", l'ultimo sfuggito finora alla cattura.
Ora si viene a sapere che usano i "collider" per un obiettivo del tutto diverso e a quanto pare nuovo, cioè il comportamento dei neutrini. Mi chiedo: C'è stato un cambio di rotta o altro? Addirittura si dice che c'è chi spera che l'esperimento del CERn sia confermato, perché così si aprirebbe la strada a ipotesi interpretative che porterebbero all'unificazione tra teoria della relatività e teoria quantistica.
Sta di fatto che quelli di Chicago si stavano rassegnando a vedere chiudere il loro "giocattolino" perché ritenuto da governo troppo costoso per i tempi che corrono e ora invece possono sperare che ci sia un ripensamento. Noi invece non abbiamo problemi del genere fortunatamente perché ci pensa la Gelmini ad assicurare i finanziamenti per dare un futuro al tunnel.