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Inserito il - 23/09/2011 : 10:08:55
Fisica, superata la velocità della luce. Rivoluzionate le teorie
I dati sono confermati: è stata superata la velocità della luce
I neutrini dal Cern al Gran Sasso di 60 nanosecondi più rapidi
ANSA 23 settembre 2011, 08:34
E’ arrivata la conferma ufficiale: la velocita’ della luce e’ stata superata. I dati, resi noti questa mattina, dimostrano che le i neutrini viaggiano ad una velocita’ di circa 60 nanosecondi superiore a quella della luce, il limite della velocità nel cosmo. Il risultato e’ stato ottenuto nell’esperimento Cngs (Cern Neutrino to Gran Sasso) e le anomalie sono state osservate dal rivelatore Opera, che ha analizzato il fascio di neutrini che dal Cern di Ginevra vengono lanciati verso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).
Il risultato si basa sull'osservazione di oltre 15.000 neutrini tra quelli che, una volta prodotti dall’acceleratore del Cern Super Proton Synchrotron, percorrono i 730 chilometri che separano il Cern dal Gran Sasso e i dati del rivelatore Opera, che saranno presentati oggi a Ginevra, dimostrano che i neutrini impiegano 2,4 millisecondi per coprire la distanza, con un anticipo di 60 miliardesimi di secondo rispetto alla velocita’ attesa. L’analisi dei dati, raccolti negli ultimi tre anni, dimostra che i neutrini battono di circa 20 parti per milione i 300.000 chilometri al secondo ai quali viaggia la luce. Il risultato e’ stato ottenuto con una serie di misure ad altissima precisione, fatte in collaborazione con gli esperti di metrologia del Cern e di altre istituzioni. La distanza tra l'origine del fascio di neutrini e il rivelatore Opera e’ stata misurata con un'incertezza di 20 centimetri sui 730 chilometri del percorso e il tempo di volo dei neutrini e’ stato determinato con una precisione di meno di 10 nanosecondi, utilizzando strumenti molto sofisticati, come sistemi Gps progettati appositamente per l’esperimento e orologi atomici.
‘’Abbiamo sincronizzato la misura dei tempi tra il Cern e il Gran Sasso con un'accuratezza al nanosecondo e abbiamo misurato la distanza tra i due siti con una precisione di 20 centimetri’’, ha detto Dario Autiero il ricercatore oggi pomeriggio presentera’ i dati al Cern. ‘’Nonostante le nostre misure abbiano una bassa incertezza sistematica e un'elevata accuratezza statistica – ha aggiunto - e la fiducia riposta nei nostri risultati sia alta, siamo in attesa di confrontarli con quelli provenienti da altri esperimenti”. Il Cern stesso rileva in una nota che ‘’considerando le straordinarie conseguenze di questi dati, si rendono necessarie misure indipendenti prima di poter respingere o accettare con certezza questo risultato. Per questo motivo la collaborazione Opera ha deciso di sottoporre i risultati a un esame piu’ ampio nella comunita’’’. I dati saranno quindi presentati oggi pomeriggio in un seminario nel Cern di Ginevra e lunedi’ in un seminario nei Laboratori del Gran Sasso.
“Quando un esperimento si imbatte in un risultato apparentemente incredibile e non riesce a individuare un errore sistematico che abbia prodotto quella misura, la procedura standard e’ sottoporlo a una piu’ ampia indagine’’, ha osservato il direttore scientifico del Cern, Sergio Bertolucci. “Se questa misura fosse confermata – ha aggiunto - potrebbe cambiare la nostra visione della fisica, ma dobbiamo essere sicuri che non esistano altre, più banali, spiegazioni. Cio’ richiederà misure indipendenti’.
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Più veloci della luce?
Una differenza di appena 60 nanosecondi
di Marco Cattaneo
I neutrini che scorrono sotto la superficie terrestre tra i laboratori europei del CERN, a Ginevra, e i Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’INFN sono un po’ più veloci della luce. Non della luce nel mezzo, ma della luce nel vuoto, il limite universale imposto dalla relatività ristretta.
I dati dell’esperimento Opera – il cui portavoce è Antonio Ereditato, direttore del Laboratorio di alte energie all’Albert Einstein Center for Fundamental Physics dell’Università di Berna – non lasciano molti dubbi, anche se la prima reazione di qualunque fisico (e non solo) è l’incredulità. Nel percorso tra il Cern e il Gran Sasso, se viaggiasse nel vuoto, la luce impiegherebbe circa 2,4 millesimi di secondo. I neutrini inviati da Ginevra ci mettono un po’ meno. La differenza è di appena 60 nanosecondi: poco, in assoluto, ma una differenza significativa se si pensa che oggi esistono orologi con precisione molto più accurata e che l’incertezza sulla distanza misurata con il GPS non è più di 20 centimetri. Invece i neutrini arriverebbero una ventina di metri prima della luce.
I fisici della collaborazione internazionale che ha progettato l’esperimento, volto a studiare l’oscillazione del neutrino prevista da Pontecorvo negli anni cinquanta e fortemente voluto da Luciano Maiani durante la sua direzione del CERN, hanno atteso a lungo prima di pubblicare la notizia sul sito di preprint arxiv.org, e hanno vagliato tutte le possibilità di un errore strumentale. Ora, con questo annuncio, chiedono la verifica della comunità mondiale, dato che altri esperimenti su fasci controllati di neutrini sono in corso sia in Nord America che in Giappone. Già un anno fa, peraltro, la misurazione della velocità dei neutrini condotta all’esperimento MINOS del Fermi National Laboratory, negli Stati Uniti, avevano dato esiti simili, anche se la scarsa confidenza dei dati aveva fatto desistere i responsabili dell’esperimento dallo storico annuncio.
Lo stesso Antonio Ereditato, confermandoci al telefono l’autenticità dei dati, ha usato estrema prudenza. La colaborazione Opera ha vagliato attentamente tutte le possibilità di errore sistematico, ma naturalmente nessuno si sente di escludere qualche sottile effetto che turbi i risultati. Roberto Petronzio, presidente dell’INFN, ha sottolineato che anche l’imprecisione sul punto di emissione dei neutrini, che è il punto di partenza delle misurazioni, provocherebbe eventualmente un errore in senso opposto. E lo stesso accadrebbe considerando le correzioni dovute alla relatività generale. Insomma, i dati ci sono. E da oggi sono a disposizione della comunità internazionale perché li verifichi o li falsifichi.
Certo, se il risultato fosse confermato sarebbe la prima importante violazione della teoria della relatività, e sarà una grande sfida per i teorici. Secondo Petronzio, dopo l’eventuale conferma occorrerà prima di tutto verificare se si tratti di una proprietà dei neutrini o se si rinscontri in altre particelle dotate di massa, il che comporterebbe che si tratta di una proprietà intrinseca dello spazio-tempo. La prima ipotesi considerata è che si tratti di una violazione locale dell’invarianza di Lorentz, e dunque che sia necessario formulare un’estensione della relatività ristretta in determinate condizioni, così come la relatività stessa è un’estensione della gravitazione newtoniana. Un’ipotesi più ardita, appena accennata da Ereditato, è che questo risultato potrebbe essere un indizio utile ai teorici delle stringhe, e che la sua apparente violazione della velocità ristretta sarebbe un indizio dell’esistenza di extra dimensioni. Ancora per Petronzio, invece, potremmo trovarci davanti a una nuova grandezza fondamentale, una nuova costante universale della fisica.
La comunità della fisica italiana e internazionale è sospesa tra l’incredulità e l’entusiasmo. Ci vorranno mesi, probabilmente, per avere conferma del risultato da parte di altri esperimenti, e almeno un anno per studiare l’ffetto su altre particelle dotate di massa, come l’elettrone. Ma una cosa è certa. Se davvero questa violazione della relatività ristretta fosse verificata, ci troveremmo in una nuova stagione della fisica, paragonabile alla straordinaria avventura di inizio Novecento, che portò alla teoria della relatività e alla teoria dei quanti. Un sogno che qualunque fisico teorico vorrebbe vivere.
(23 settembre 2011)
da lescienze.espresso.repubblica.it
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«Superata la velocità della luce»
Il Cern mette in dubbio Einstein
La scoperta potrebbe rivoluzionare la teoria della relatività. Margherita Hack: sarebbe la prima smentita
MILANO - Un fascio di neutrini lanciati dal Cern di Ginevra verso i laboratori del Gran Sasso sarebbero riusciti a superare la velocità della luce. Se così fosse la scoperta sarebbe rivoluzionaria e in grado di sconvolgere la fisica perché Albert Einstein aveva stabilito per la luce un limite invalicabile: 300 mila chilometri al secondo. E su di esso aveva fondato le sue teorie, in particolare la teoria della relatività speciale, per spiegare la natura dell'universo.
I neutrini sono le particelle più effimere che si conoscano perché ci piovono addosso a miliardi ogni secondo, attraversano la Terra e il nostro corpo senza che ce ne accorgiamo. Essendo neutre, senza carica elettrica, non interagiscono con la materia. Si pensava non avessero una massa e invece sono riusciti a scoprirla sia pure piccolissima. Il neutrino ha una lunga e interessantissima storia iniziata nel 1930 quando Wolfang Pauli ne ipotizzava l'esistenza. Se ne occupava anche Enrico Fermi mentre era all'Università di Roma e fu lui nel 1934 a battezzare l'ipotetica particella «neutrino». In seguito pure Ettore Majorana, il fisico misteriosamente scomparso, compiva ricerche fondando sul neutrino teorie ancora attuali e da approfondire.
Passare dalla teoria alla pratica si dimostrava arduo e schiere di scienziati cercavano di individuarlo nei loro esperimenti. Trascorsero addirittura 22 anni prima che nel 1956 i fisici Clyde Cowan e Fred Reines durante un test con il reattore di Savannah River negli Stati Uniti riuscissero a mostrare delle reazioni provocate proprio dai neutrini. Finalmente erano stati rintracciati. Tuttavia era solo un primo passo perché indagandoli in profondità rivelavano stranissimi comportamenti che mobilitavano schiere di fisici i quali allestivano laboratori sotto le montagne, come il professor Fiorini sotto il Monte Bianco, oppure realizzavano vasche sotterranee in varie parti del mondo proprio per cercare di intrappolare la fantomatica particella. Uno dei maestri era Bruno Pontecorvo, fuggito in Unione Sovietica col sospetto di essere stato una spia. Egli aveva ipotizzato strane specie di neutrini che complicavano ancora di più la scena. Era proprio per aggredire il mistero che si faceva sempre più fitto che il Cern di Ginevra e l'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) ideavano l'esperimento Opera. Dal laboratorio svizzero sparavano un fascio di neutrini nel sottosuolo poi raccolti e intrappolati da un esperimento sotto la montagna del Gran Sasso. L'operazione internazionale coinvolgeva un centinaio di fisici ed era diretta da Antonio Ereditato che ora sarebbe il padre della grande scoperta.
«Abbiamo una forte fiducia nei nostri risultati. Ma abbiamo bisogno che altri colleghi facciano i loro test e li confermino» ha dichiarato lo scienziato all'agenzia Reuters chiudendosi poi in un ermetico silenzio consapevole della necessaria cautela. Oggi il suo gruppo presenterà al Cern le conclusioni della ricerca entrata nel vivo nell'ultimo triennio. Si conosceranno così i dettagli di un lavoro comunque importante. Da quando Einstein ipotizzò il limite della velocità della luce i tentativi per verificare che si era sbagliato si sono moltiplicati. «Se la notizia fosse confermata, cadrebbe la teoria della relatività - nota Margherita Hack - perché si dimostrerebbe sbagliata e si aprirebbe una nuova pagina per la fisica».
Giovanni Caprara corriere.it
23 settembre 2011 08:34
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