Un recente esperimento condotto dalla collaborazione internazionale OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) sembra suggerire la possibilità che i neutrini possano viaggiare più velocemente della luce. I ricercatori italiani hanno dichiarato di aver misurato il viaggio di 730 chilometri tra il CERN e il suo rilevatore con una precisione di 20 centimetri e il tempo risultante con una precisione di 10 nanosecondi. Hanno rilevato più di 16.000 eventi misurati negli ultimi due anni in cui i neutrini sono stati più veloci della luce di 60 nanosecondi sulla distanza menzionata.
Nel caso tali prove venissero confermate da altri esperimenti, dovremmo rivedere la Teoria della Relatività Speciale di Einstein? A mio parere, non necessariamente.
Innanzitutto, la Relatività Speciale assume che ci sia una soglia massima per la velocità della materia, dell’energia e dell’informazione nell’universo. Tale velocità è chiamata c e si presume essere la velocità della luce nello spazio vuoto, cioè nel vuoto. Tuttavia, lo spazio non è mai vuoto. Anche dove la densità della materia è quasi zero, ci sono molti campi nello spazio, specialmente quelli gravitazionali ed elettromagnetici. Inoltre, il vuoto è polarizzato a causa della produzione di coppie virtuali, cioè la creazione e l’immediata annichilazione di coppie di fermioni (particella e antiparticella) nello spazio.
In secondo luogo, sappiamo che la velocità della luce in un mezzo è inferiore a c. Infatti, quando la luce passa attraverso un mezzo materiale, la sua velocità è ridotta a causa dell’interazione elettromagnetica con le particelle che compongono quel materiale. Il rapporto tra c e la velocità v alla quale la luce viaggia in un materiale è chiamato indice di rifrazione n del materiale, e si calcola come il rapporto n = c / v.
In terzo luogo, i fotoni interagiscono con il campo elettromagnetico, una delle quattro forze fondamentali dell’Universo, così come con i campi nucleari deboli e gravitazionali. D’altra parte, i neutrini interagiscono solo con il campo nucleare debole e gravitazionale. Alle energie dell’esperimento, le forze deboli operano solo su scale di distanza estremamente brevi trovate in un nucleo atomico. In realtà, quella forza è più forte di quella elettromagnetica, ma le sue particelle messaggere (bosoni W e Z) sono così massicce e lente che non trasmettono fedelmente la sua forza intrinseca.
Quindi, supponiamo che ci sia una velocità massima nell’universo e chiamiamola c. Poiché non esiste nulla come un vero vuoto, dobbiamo supporre che sia i fotoni che i neutrini non raggiungano realmente quella velocità, anche se ci sono molto vicini. Inoltre, poiché i fotoni hanno più probabilità di interagire con i campi e la materia nello spazio, possiamo supporre che la luce sia rallentata un po’ di più rispetto ai neutrini. Ciò spiegherebbe i risultati dell’esperimento OPERA senza infrangere la Relatività Speciale di Einstein.
Naturalmente, questa è solo una congettura, non una vera teoria. Un nuovo modello realistico dello spazio dovrebbe essere sviluppato e dovrebbero essere eseguite simulazioni per verificare se tale congettura potrebbe spiegare i dati risultanti.
Esiste tuttavia un’altra spiegazione, molto più semplice e molto più frequente nella sperimentazione: che ci sia un errore sistemico nell’esperimento. Questo può succedere per un errore di calibrazione. A volte è sufficiente che un componente del rilevatore sia fuori asse o che un sistema di acquisizione dei dati sia difettoso, per introdurre un errore del genere. Se così fosse, basterà riprodurre più volte l’esperimento sostituendo o ricalibrando varie componenti del rilevatore e del sistema di acquisizione dei dati per scoprire quale sia il problema.
Al contrario di quello che pensano molti, per uno scienziato scoprire che una teoria precedente vada rivista è eccitante ma, a differenza di tanti pseudo-scienziati, un vero ricercatore non si ferma al primo risultato ma va più in profondità, sapendo dosare nel modo corretto entusiasmo e scetticismo. La Scienza non ha fretta: quale sia la verità prima o poi verrà fuori.
Good post