I neutrini più veloci della luce – anzi, più lenti

© immagine Cern/Science Photo Library

E' indubbiamente la scoperta scientifica più importante dell'anno: stiamo parlando dei neutrini superluminali, ossia più veloci della luce. Pochi mesi fa, alcune di queste particelle minuscole con masse altrettanto esigue furono sparate dal CERN di Ginevra in direzione del rilevatore dell'esperimento Opera dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, in Abruzzo. I risultati si rivelarono subito rivoluzionari: i neutrini percorsero infatti i 720 chilometri che separano i due laboratori in soli 60 nanosecondi, ad una velocità maggiore della luce. Naturalmente, stiamo parlando di frazioni infinitesimali di secondi, e anche i rilevatori più sensibili possono commettere delle 'sviste'. Ma se i risultati fossero corretti, ciò di cui Einstein fece lo scopo della sua vita nel secolo scorso – la teoria della relatività speciale o ristretta – si rivelerebbe totalmente errata. Secondo il fisico tedesco, infatti, qualsiasi particella dotata di massa può avvicinarsi alla velocità della luce, ma non può eguagliarla né, tantomeno, superarla come forse hanno fatto i neutrini. Eppure, un recente studio del Dr. Ramanth Cowsik e del suo team sembrerebbe 'difendere' la teoria di Einstein.

Questo schema illustra come si generano i neutrini al Cern. Un protone (verde) viene fatto schiantare contro un bersaglio statico, in questo caso un atomo di berillio o di carbonio (viola). Questo impatto genera un pione (rosso), che a sua volta viene fatto decadere, dando origine ad un neutrino (rosa) e ad un muone (azzurro). (© immagine J. Sonier)

I neutrini coinvolti in questo incredibile esperimento sono stati creati facendo impattare dei protoni contro un bersaglio statico. A seguito di questo violento impatto ('violento' in termini subatomici, ovviamente), si originò un impulso di pioni. Queste particelle molto instabili si sono rivelate essenziali nell'esito positivo dell'esperimento: convogliate con attrazione magnetica in un tunnel di pochi chilometri, si verificò un decadimento che diede vita ad altre due particelle: i muoni, particelle elementari microscopiche, e i tanto discussi neutrini possibilmente FTL (dall'espressione inglese 'faster than light', ossia più veloci della luce o superluminali). Da questo breve tunnel – che non ha niente a che vedere con quello immaginario proposto dal nostro ex-ministro della cultura Mariastella Gelmini – sono partiti i neutrini che, attraversando la materia come se nulla fosse, hanno raggiunto il rilevatore abruzzese che ne ha calcolato la velocità. A questo punto, però, sorge un dubbio: possono dei neutrini così energetici ma con così poca massa addirittura superare la velocità della luce?

Cowsik e la sua équipe hanno scoperto che se i neutrini hanno veramente superato la velocità della luce, il pione che con il suo decadimento li ha prodotti avrebbe dovuto avere una vita molto più lunga, e ogni neutrino sarebbe dotato di energia minore che dovrebbe anche condividere con il muone. In sostanza, i neutrini superluminali sarebbero estremamente difficili da produrre.

Lo schema sopra illustra la struttura dell'esperimento IceCube. Nell'angolo in basso a sinistra possiamo confrontare le sue dimensioni con quelle della Torre Eiffel e dell'Empire State Building. (© immagine ICE.WISC.EDU / PETE GUEST)

La storia finirebbe qua se un innovativo osservatorio non avesse svolto degli esperimenti sulla teoria di Coswik. Stiamo parlando di IceCube, un blocco di ghiaccio puro di quasi 2.5 km ubicato in Antartide. IceCube ha analizzato alcuni neutrini prodotti in natura, quando i raggi cosmici impattano contro l'atmosfera terrestre. L'osservatorio analizza le tracce luminose lasciate dai muoni prodotti dall'impatto tra questi neutrini e altre particelle. Gli scienziati che gestiscono IceCube hanno stabilito che i neutrini sono circa 10 mila volte più energetici di quelli coinvolti nell'esperimento italo–svizzero, e che devono essere stati quindi creati da pioni dotati di molta energia. Il team è stato in grado di stabilire inoltre che i pioni sarebbero dovuti vivere più a lungo, troppo però per decadere in neutrini superluminali.

Secondo l'esperimento IceCube, questi neutrini si avvicinerebbero molto alla velocità della luce, ma non sarebbero comunque in grado di raggiungerla né tantomeno di superarla. Ci sono inoltre altre prove degli errori di misurazioni di Opera: non è stata infatti rilevata nessun 'sintomo' dell'effetto Čerenkov, che si manifesta in situazioni esattamente come questa.

Peccato, sarebbe potuta essere una scoperta rivoluzionaria. Ma magari quello che si è sbagliato è Coswik, e potrebbero riaccendersi delle speranze per i neutrini superluminali. Non ho personalmente nulla contro Einstein, ma scoperte rivoluzionarie come questa non sono poi così frequenti.

Fonte:

Università di Washington a S. Louis