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Processo ai neutrini

Creato il 13 ottobre 2011 da Stukhtra

Gravità o statistica? Comunque una questione di tempo

di Andrea Signori

ResearchBlogging.org
Tre settimane fa la collaborazione OPERA dava in pasto al mondo scientifico gli inaspettati risultati delle proprie ricerche affinché fossero sviscerati, studiati e criticati. Tre settimane fa i media erano pronti a pensionare la Relatività Speciale. Nei giorni scorsi, invece, sono arrivate le prime serie obiezioni al metodo utilizzato dagli scienziati del CERN e dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Una in particolare chiama in causa (guarda caso) proprio la Relatività, ma nella sua versione Generale, madre di quella Speciale.

 

Processo ai neutrini

I detector di OPERA presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso. (Cortesia: OPERA/LNGS)

 

La ricerca, effettuata dal fisico teorico Carlo Contaldi, dell’Imperial College di Londra, punta il dito contro il metodo di “sincronizzazione degli orologi” utilizzato per misurare la velocità dei neutrini. I dettagli sono nell’articolo su Arxiv. La domanda era già stata sollevata durante il question time dell’ormai famoso seminario del 23 settembre scorso al CERN. E la risposta “Negligible effects” (con qualche fastidiosa risatina di contorno nel pubblico) si è rivelata probabilmente un po’ affrettata.

La misurazione della velocità di volo dei neutrini richiede l’utilizzo di due orologi: uno che determini l’istante di partenza dal CERN e un altro che decreti il tempo di arrivo al Gran Sasso. Il problema risiede nella necessaria sincronizzazione dei dispositivi, per cui gli scienziati di OPERA hanno utilizzato il segnale GPS proveniente da un satellite. Ma… un momento: perché sarebbe necessario sincronizzare i due orologi? Forse il tempo a Ginevra scorra diversamente rispetto al Gran Sasso? Proprio così! E la Relatività Generale ci spiega come e perché.

Tra gli stupefacenti effetti predetti dalla teoria di Einstein, infatti, c’è proprio la dipendenza dello scorrimento del tempo dall’intensità del campo gravitazionale: dove il campo è maggiore, il tempo scorre più lentamente. Chiaramente non si tratta di differenze tali da sballare il fuso orario. Tuttavia nel condurre un esperimento di precisione estrema devono essere considerati anche questi effetti trascurabili alla nostra scala quotidiana.

A causa della forma non perfettamente sferica della Terra, il CERN si trova leggermente più vicino al centro della Terra rispetto al Gran Sasso, quindi sente un campo gravitazionale maggiore. Questo, congiuntamente ad altri effetti di cui si parla nell’articolo di Contaldi, produrrebbe una drastica riduzione della confidenza statistica del risultato: dalle granitiche 6 a più modeste 2 o 3 deviazioni standard. Tutt’altro che sufficienti per definire incompatibile la velocità dei neutrini con quella della luce (un po’ come era stato per MINOS nel 2007).

Tuttavia da OPERA rispediscono al mittente l’ipotesi. Secondo Dario Autiero (portavoce della collaborazione) la sincronizzazione è fatta con tutti i crismi, pur non essendo descritta dettagliatamente nell’articolo originale. Tant’è che il carteggio elettronico fra “accusa e difesa” è tutt’altro che terminato.

Nel frattempo si apre la strada un’altra ipotesi: Gilles Henri, fisico dell’Istituto di Planetologia e Astrofisica di Grenoble, in Francia, sostiene che l’errore potrebbe nascondersi nella statistica. “La mia impressione è che gli scienziati di OPERA abbiano davvero tenuto in considerazione tutti gli effetti non banali imputabili alla forza di gravità”, afferma. “Ma la soluzione va cercata altrove. Credo che il punto debole del loro lavoro stia nell’analisi statistica dei tempi di arrivo dei neutrini: il miglior valore statistico (best fit) potrebbe non essere rappresentativo del tempo di volo effettivo a causa delle variazioni temporali della probabilità di arrivo dei neutrini”. Henri, nel suo articolo pubblicato su Arxiv, elenca alcune possibili cause per questo fenomeno.

La caccia all’errore è in pieno svolgimento, insomma. Stay tuned for updates.

Carlo R. Contaldi (2011). The OPERA neutrino velocity result and the synchronisation of clocks arXiv arXiv: 1109.6160v2

Gilles Henri (2011). A simple explanation of OPERA results without strange physics arXiv arXiv: 1110.0239v1


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