L'esperimento “Opera”

Neutrino della discordia

di Emanuela Gialli

“Faster than light”. Non è il titolo di uno dei primi singoli dei Take That, né un film di fantascienza. E’ una definizione, alla quale corrisponde anche un acronimo, Ftl, coniato a settembre dagli scienziati di tutto il mondo, non appena sono stati diffusi i risultati dell’esperimento “Opera” nel Laboratorio del Gran Sasso a proposito di quelle particelle subnucleari chiamate “neutrini”. “Più veloci della luce”. Sì i neutrini si sposterebbero a una velocità superiore a quella della luce.

Si è gridato subito alla “rivoluzione”. Ma il responsabile del progetto, l’italiano Antonio Ereditato, dell’ Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), che collabora con il Cern di Ginevra, da dove i neutrini, accelerati, vengono inviati al Gran Sasso, ha voluto da subito mantenere un “low profile” e parlare soltanto di “misurazioni”, attendibili sì, ma tutte da verificare. Nei seminari organizzati nei giorni successivi all’annuncio, i ricercatori impegnati nel Progetto hanno spiegato in che modo fossero arrivati a un risultato così sorprendente. Tra algoritmi, equazioni algebriche, orologi atomici e Gps il dato emerso era uno e uno soltanto: il fascio di neutrini spediti dal Cern al Gran Sasso avevano coperto la distanza fra i due centri alla velocità di 300.006 chilometri al secondo, 6 chilometri oltre il limite teorico, cioè quello fissato dalla teoria di Einstein e applicabile, tra l’altro, esclusivamente alle particelle prive di massa. E invece i neutrini svizzero-italiani la massa ce l’hanno eccome, anche se infinitesimale.

Una misura da verificare, dunque. Qualche giorno fa il primo test, sempre sotto il massiccio roccioso dell’Appennino abruzzese e sempre nell’ambito del progetto-padre, “Opera”. Tutto confermato. Ma qualcuno non ci sta. Non un “qualcuno” qualsiasi, ma gruppi di scienziati della comunità internazionale che lavorano gomito a gomito, ogni giorno, sotto il Gran Sasso.

Un istante di pausa. Chi legge potrebbe pensare: ma di che stiamo parlando? Non era la crisi economica l’argomento principe in questo momento storico? La crisi non ce la toglie nessuno e la consapevolezza dei problemi contingenti nemmeno. Ciò però non significa che non si debba seguire un respiro più ampio e proiettare la vita quotidiana in scenari ultronei.

SCETTICISMO E DIBATTITO
Era inevitabile che la “misura”, non rivoluzione né scoperta dunque secondo il volere di chi ci ha lavorato, destasse una ridda di reazioni tra gli scienziati. D’altronde nella comunità scientifica si fa così. E il dissenso non manca mai. A settembre si era sparsa la voce che alcuni studiosi dei 30 gruppi della collaborazione “Opera” non abbiano voluto firmare il documento ufficiale. “Dieci ricercatori del Cern hanno ritenuto legittimamente di non firmare il preprint dei risultati”, ha spiegato Ereditato. Adesso però le contestazioni arrivano da un altro esperimento in corso al Gran Sasso, “Icarus”, che si ricollega a teorie d’oltreoceano. Provenienti da Boston. Due fisici dell’Università, Andrew Cohen e il premio Nobel Sheldon Glashow, hanno sostenuto che se il neutrino superasse effettivamente la velocità della luce, dovrebbe perdere energia al punto da non riuscire a percorrere i 730 km tra il Cern e il Gran Sasso e dunque a non arrivare a destinazione. In base a quale legge dicono questo Mr. Cohen e Mr. Glashow? A spiegarlo è Fernando Ferroni, presidente dell’INFN, fresco di nomina, subentrato a Roberto Petronzio. “Esiste un lavoro teorico di Glashow il quale dice che se una particella va più veloce della luce nella fisica che noi conosciamo questa particella deve perdere energia. Questo è in analogia con un fenomeno osservato in tutte le particelle che vanno più veloci della luce, cosa quest’ultima possibile non nel vuoto ma in un mezzo, come ad esempio nell’acqua. La luce per esempio nell’acqua non va alla sua velocità ma più piano, perché si deve dividere la velocità della luce per l’indice di rifrazione che nell’acqua è di “1,4”, quindi la luce nell’acqua va meno veloce del 40%. Però una particella di acqua può andare più veloce della luce, a questo punto perché non è limitata dall’indice di rifrazione ma è condizionata solo dal fatto che possa essere mandata più o meno veloce o sparata con l’acceleratore. In tal caso però attenzione: la particella perde energia, perché emette radiazione. Quindi alla fine di questo percorso nell’acqua la particella esce con un’energia minore rispetto a quella che aveva all’ingresso. E questo è l’”effetto Cerenkov”. Ma il neutrino di “Opera” si muove nel vuoto, no? “Però l’indice di rifrazione nel vuoto è di “1” –dice Ferroni- dunque ugualmente emetterebbe radiazione e di conseguenza, secondo Glashow, si deve indebolire e perdere energia. Cioè quando arrivano, i neutrini devono avere un’energia diversa, rispetto a quella di partenza”.

Invece gli scienziati dell’altro progetto del Laboratorio del Gran Sasso, ICARUS affermano che i neutrini targati Italia-Svizzera giungono a destinazione in Abruzzo con la stessa energia. Spiega Ferroni: “Allora, dice Glashow, i neutrini non sono più veloci della luce”. A questo punto come si esce da questo “cul de sac” scientifico? Ferroni è chiaro: “Io e molti altri colleghi pensiamo che se la particella va più veloce della luce, e nessuno sa ancora perché, non si possono usare teorie ‘normali’ per spiegarlo. Serve qualcosa di più importante. Non si possono invocare teorie che si applicano a particelle ‘normali’ per spiegare il comportamento di questa particella che sembra molto anormale”. Nulla da eccepire al riguardo. Di nuovo però la domanda: “Come se ne esce?”. Secondo Ferroni, “da un lato c’è un esperimento che deve fare solo misure, dall’altro il teorico che fa il suo mestiere. Ma non si può dire che siccome il teorico sostiene che non può succedere allora non succede. Questo non è previsto. Invece bisogna guardare ai nuovi test, sempre al Gran Sasso, ma soprattutto, e questa sarà la cosa che mi convincerà più di tutte essendo comunque anch’io scettico, è necessario attendere i risultati di esperimenti in altri posti e che siano completamente indipendenti. Cioè, che non usino lo stesso fascio di neutrini, non usino lo stesso Gps, etc.. Ne sono previsti due negli Stati Uniti e in Giappone e prima o poi sapremo”. Quando? Ferroni si sbilancia: “Entro il 2012”. E un pronostico quale potrebbe essere? Qui Ferroni torna ad essere prudente e scherza: “Mi gioco la tripla: 1X2”. Ma se i risultati venissero confermati, per Ferroni “sarà la rivoluzione del XXI secolo, vorrà dire che la fisica avrà fatto un passo avanti, come molto spesso è già accaduto in passato. Ogni tanto esce una cosa che sconvolge tutto”. E gli scienziati si stanno già attrezzando, stanno cioè già con la mente rivolta a questa “rivoluzione”? ”I teorici sicuramente sì, stanno scrivendo molti articoli. Noi invece siamo sperimentali, ce la prendiamo con un po’ più di calma”.

DA ANTONINO ZICHICHI POCHI DUBBI E MOLTE CERTEZZE. PERSONALI
“Se la misurazione venisse confermata, prima di tutto bisognerebbe capire perché il neutrino va più veloce della luce. Perché questo fa a pugni con tutto quello che finora abbiamo capito. Ad esempio, lo studio nel quale mi trovo ha un’altezza, una lunghezza e una larghezza. Giusto? Tre dimensioni di spazio. In più ci dobbiamo mettere il tempo. E una delle conquiste della Relatività è che queste quattro cose stanno insieme, nella cosiddetta dimensione spazio-tempo. Se la scoperta sarà confermata bene, si potrà concludere che lo spazio-tempo non può avere solo 4 dimensioni. Io dico che ne potrebbe avere 43”. Perché, professor Zichichi? “Perché il ‘supermondo’ prevede questo. Ed io da molto tempo studio la matematica del ‘supermondo’, senza trovare però prove sperimentali. Quella del neutrino superveloce potrebbe essere la prima prova dell’esistenza del supermondo. Ma solo ripeto se questa misurazione venisse confermata”. Quali altre dimensioni potrebbero esserci? Ce ne può dire qualcuna? Oltre le 4 che conosciamo quali potrebbero essere le altre dimensioni secondo Lei? “Il ‘Big Bang’ è avvenuto in uno spazio-tempo a 43 dimensioni. Poi queste dimensioni si sono espanse, ma le altre sarebbero rimaste compresse. Attenzione, però: queste cose le sto dicendo senza essere sicuro della scoperta che hanno fatto. E senza conferma, non c’è scienza”.