Come si misura la velocità dei neutrini?

In questi mesi i neutrini sono diventati le particelle più famose del pianeta: da quando alcuni ricercatori del progetto di ricerca OPERA hanno annunciato che forse sono in grado di viaggiare più veloci della luce è alta l'attesa per la conferma o la smentita di una scoperta che senz'altro costringerebbe i fisici teorici a tornare al banco di lavoro per adattare le teorie ai risultati.

Ma come è possibile misurare la velocità di una particella? Ce lo spiega Minutephysics, il canale youtube Henry Reich, che in video di una manciata di secondi tenta di rendere meno oscuri, almeno nelle premesse, alcuni concetti della fisica.

 

 

Uno: punto di origine
I neutrini, si sa, sono difficili da rilevare, ma possediamo tuttavia la tecnologie per farlo. Quello che però non fanno i rilevatori è indicare con precisione da dove arrivano i neutrini «catturati», ed è quindi anche impossibile risalire al momento della loro emissione. Per fortuna che esistono macchine come LHC, nelle quali i neutrini sono generati dagli scontri tra altre particelle. A questo punto basta un po' di organizzazione: sapendo il momento dell'impatto si può dedurre con sicurezza l'origine dei neutrini rilevati immediatamente dopo da OPERA.

Due: sincronizzare gli orologi
Le cose sembrerebbero semplici: sappiamo la distanza, sappiamo il tempo, e con le dovute correzioni (si tratta comunque di particelle, non di automobili o palloni) si può risalire alla velocità dividendo la distanza per il tempo. E invece le cose non sono affatto così scontate: per i calcoli gli orologi al CERN in Svizzera e a OPERA al Gran Sasso devono essere perfettamente sincronizzati, cioè gli eventi devono avere lo stesso sistema di riferimento. A questo hanno provveduto i satelliti del sistema GPS che grazie agli orologi atomici che trasportano riescono a sincronizzare gli orologi a Ginevra e al Gran Sasso con un errore di 100 nanosecondi. Una precisione quasi inconcepibile nella vita di tutti i giorni, ma non ancora sufficiente per l'esperimento: se i fisici possono affermare che i neutrini sono arrivati con 60 nanosecondi di «anticipo» è perché sono riusciti ad aumentare ulteriormente la precisione avvalendosi di più satelliti e altri orologi atomici a terra.

Tre: GPS, punto debole?
Pur con tutti questi accorgimenti, per molti colleghi il punto debole è proprio nel GPS, e obiettano che non sia stato considerato adeguatamente, ad esempio, il moto relativo dei satelliti rispetto alla superficie. Il video cita una frase di Carl Sagan: «affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie», e in effetti l'unico modo di togliere questi dubbi è replicare indipendentemente l'esperimento cercando però di eliminare tutti i punti deboli di quello originale. Nel corso di quest'anno è probabile che avremo una risposta, e se i neutrini dovessero davvero risultare più veloci della luce, i teorici dovranno cominciare a fare la punta alle matite.

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