Un giorno – ero ancora una studentessa di laurea – una mia collega venne da me e da Giuliano con una pagina di un noto quotidiano gratuito, di quelli che ti danno sotto la metro. Si parlava di una tempesta solare – niente più che un’eruzione di materiale sulla superficie del sole, che in genere ha come effetto un aumentato flusso di particelle verso la terra – e c’era scritto che le particelle emesse viaggiavano a 300 000 milioni di km/s. Ci facemmo una grassa risata sull’ignoranza del giornalista, che o non sapeva che la luce nel vuoto viaggia a 300 000 km/s, o ignorava che nessuna particella dotata di massa può viaggiare non solo più veloce della luce nel vuoto, ma neppure alla stessa velocità.
Vi cito quest’aneddoto perché è significativo: che niente possa andare più veloce della luce nel vuoto, e che a 300 000 km/s ci vanno solo i fotoni è una cosa che sanno in genere anche quelli che di fisica non sanno niente. È una di quelle poche cose che ti resta in testa dalla scuola, e una delle poche certezze sulle quali uno scienziato metterebbe la mano sul fuoco, assieme alla terra che gira intorno al Sole e un altro paio di cose. Questo per farvi capire perché questa notizia – per una volta – ha ben ragione di essere sparata in prima pagina sui giornali a caratteri cubitali.
Ora, vediamo se ci riesce di capire perché fino ad ora tutti eravamo convinti che c – da qui in avanti indicherò con c la velocità della luce nel vuoto – fosse una costante.
Cominciamo con le cose semplici. Immaginiamo che io sia su un treno che va a 80 km/h. Se mi metto a camminare in questo treno, diciamo ad una velocità di 5 km/h, per un omino fermo in stazione, e che misuri da terra la mia velocità, io andrò a 80+5=85 km/h, ossia alla velocità con cui mi muovo insieme al treno, più la mia velocità rispetto al treno stesso. Immaginiamo adesso che a muoversi da un capo all’altro del treno sia un raggio di luce. Lo stesso osservatore di prima, fermo in stazione, misurerà che il mio fotone – le particelle di cui la luce è composta si chiamano fotoni – va a 300 000 km/s x 3600 s (in un’ora ci sono 3600 secondi) = 1 080 000 000 km/h più la velocità del treno, ossia 1 080 000 000 km/h + 80 km/h = 1 080 000 080 km/h. Siete d’accordo? Vi immagino annuire. E invece no. È predetto dalle equazioni di Maxwell (le equazioni che spiegano i fenomeni elettromagnetici) – e in seguito è stato sperimentalmente provato – che se l’osservatore in stazione e quello sul treno misurano la velocità del fotone, trovano la stessa cosa: per entrambi, il fotone viaggia a 1 080 000 000 km/h, ossia 300 000 km/s. Ovviamente, è una cosa controintuitiva, ma è così, la natura funziona così. Su questo dilemma si ruppero la testa in molti, a cavallo tra la fine dell’800 e l’inizio del ’900. Finché non arrivò Einstein, che fece la cosa più semplice e più rivoluzionaria: disse che ok, la velocità della luce è uguale in tutti i sistemi di riferimento, in moto o fermi, ce ne dobbiamo fare una ragione. Ma se c è invariate, cioè appunto non cambia col sistema di riferimento, allora cambia tutto il resto: le misure di spazio e tempo fatte dall’omino sul treno e da quello in stazione saranno diverse. Ossia, spazio e tempo sono relativi, dipendono dal sistema di riferimento. In particolare, saranno diversi in un sistema a riposo e in uno che si muove invece a velocità costante rispetto al primo. Complimenti, avete appena capito cos’è la teoria della relatività ristretta, il primo pezzettino della rivoluzione di Einstein. Il grande vantaggio della relatività di Einstein era che spiegava le trasformazioni di Lorentz. Le trasformazioni sono semplicemente equazioni che permettono in passare da un sistema di riferimento all’altro. Nel nostro esempio, per passare dalla misura di velocità fatta dall’omino in treno a quella dell’omino fermo in stazione abbiamo applicato una trasformazione: nello specifico abbiamo sommato la velocità del treno. Ebbene, le trasformazioni di Lorentz sono formule matematiche che permettono di passare da un sistema di riferimento all’altro tenendo presente che le misure di spazio e tempo non sono più le stesse in tutti i sistemi di riferimento, che siano in moto o siano fermi. Non erano state introdotte a questo scopo, ma per permette di modificare correttamente le equazioni di Maxwell passando da un sistema di riferimento all’altro, ma è Einstein che le ha spiegate. Comunque, non vi sto a tediare con le formule, vi dico solo che in esse compare un termine piuttosto importante, il fattore di Lorentz
dove β²=v²/c². v è semplicemente la velocità con cui si muove il sistema di riferimento. E già qui capiamo l’inghippo. Se v=c, γ diventa infinito. Peggio mi sento se v>c: abbiamo addirittura la radice di un numero negativo, che matematicamente ha un senso, ma fisicamente no. La famosa legge E=mc² vale solo per velocità piccole (cioè molto minori di c; piccolo e grande sono termini che non hanno senso in fisica, occorre sempre specificare rispetto a cosa siano grandi o piccole). La sua versione generale è
E=γmc²
dal che si capisce che se γ è infinito (cioè v=c) anche l’energia diventa infinita. Questo significa che ci vuole un’energia infinita per far arrivare alla velocità della luce un oggetto dotato di massa m, indipendentemente da quanto questa massa sia piccola. È un modo complicato per dire che un oggetto con massa m non può andare alla velocità della luce.
Sento alcuni di voi dire: ma come, la luce va alla velocità c, e la luce è fatta di fotoni! Già, ma i fotoni non hanno massa.
Fin qui, tutto chiaro.
Veniamo all’esperimento.
Innanzitutto, cos’è un neutrino. È una particella piccolissima, elementare (cioè non è composta da altre particelle e sua volta) che riveste un ruolo importante anche in molti processi astrofisici. Inoltre, i neutrini sono particelle buffe. Innanzitutto, per un sacco di tempo è stato incerto se avessero o meno una massa. L’esperimento Super-Kamiokande ha provato che sì, ce l’hanno, molto piccola, ma ce l’hanno. Inoltre, i neutrini sono praticamente inarrestabili; mentre state leggendo, miliardi di neutrini vi stanno attraversando da capo a piedi, e non si fermano al pavimento, penetrano qualsiasi materiale, attraversano la terra. Si dice che interagiscono debolmente con la materia. Ossia, è rarissimo che un neutrino “urti” un’altra particella o un nucleo di atomo generandone altre, e dato che gli urti e i loro effetti sono l’unico modo che abbiamo per capire come sono fatte le particelle (gli acceleratori fanno questo, fanno urtare le particelle facendole accelerare a velocità prossime, ma non uguali per quanto detto prima, a quelle della luce), capirete bene che scovare un neutrino e capire com’è fatto non è semplice. Ma si fa.
Ora, l’esperimento Opera produceva un certo numero di neutrini al CERN, a Ginevra, e li sparava ai laboratori INFN del Gran Sasso. Dato che i neutrini interagiscono pochissimo con la materia, penetrano tutto il penetrabile tra Ginevra e il Gran Sasso, procedendo in linea – più o meno – retta senza tener conto di tutti gli ostacoli che ci sono in mezzo.
Ora, sincronizzando gli orologi a Ginevra e al Gran Sasso, se si fanno partire i neutrini al tempo t0 da Ginevra e arrivano al tempo t1 al Gran Sasso, e la distanza tra i due punti di partenza e arrivo è ben nota e pari a d, allora la velocità con cui i neutrini hanno viaggiato è presto calcolata:
v=d/(t1-t0)
È fisica elementare. Ora, l’esperimento non funziona proprio così, e tra l’altro non era neppure nato per misurare la velocità del neutrino, ma diciamo che concettualmente si fa questo. Fatta la misurazione, è venuto fuori che v>c. In particolare, i neutrini ci hanno messo 0.00000006 s meno di quanto ci avrebbero messo i fotoni nel vuoto a fare lo stesso percorso. Se ci pensate, non è così poco.
Ora, quando si trova un risultato come questo, che evidentemente mette in dubbio una teoria collaudatissima – ci arriveremo – come la relatività il primo pensiero non è “cavoli, ho vinto il Nobel”, ma “dannazione, dov’è l’errore?”. Un errore ovvio – e molto, molto marchiano – può essere questo: ma il mio strumento ha la precisione necessaria per rilevare una differenza del genere, oppure la mia misura ha un’incertezza più grande? Esempio: misuro un tavolo con un metro da sarta, che ha le tacche ogni millimetro. Potrò misurare un’altezza di 100,1 cm, ma difficilmente potrò misurare 100,01 cm. Il mio metro non ha tacche da un decimo di centimetro. Sgombriamo il campo: 0.00000006 s è ampiamente sopra l’errore della misura. Altre due fonti di errore: sono sicuro che gli orologi a Ginevra e al Gran Sasso sono sincronizzati bene? E conosco con la dovuta precisione la distanza tra questi due posti? Sono domande che ovviamente i ricercatori si sono posti e le risposte sono state: sì, sono sincronizzati per bene, sì, sono sicuro delle distanze. Pensate che hanno anche tenuto presente lo spostamento della crosta terrestre dovuto al terremoto de L’Aquila.
Si passa quindi allo strumento: non è che ha qualche errore di progettazione e/o è successo qualcosa che ha falsato la mia misura? Oppure: ho tenuto presente tutti gli effetti che potrebbero influire sulla mia misura? E ho ripetuto la misura abbastanza volte da escludere che sia un errore?
La ricerca è durata tre anni, i neutrini di cui è stata misurata la velocità sono stati 16111, e i ricercatori non sono stati in grado di evidenziare né errori sistematici né altri effetti che possano spiegare questa misurazione. Così, dopo tre anni, hanno fatto quel che fa lo scienziato serio: hanno pubblicato i dati e hanno detto “qualcuno ripeta l’esperimento altrove, o misuri la velocità dei neutrini in altro modo e vediamo se le nostre misure vengono confermate”.
La storia finisce qui. O meglio, comincia qui. La teoria della relatività è una delle teorie meglio supportate dai dati sperimentali: ha fatto molte previsioni che si sono dimostrate corrette, è stata verificata in centinaia di modi diversi, e fin qui ha spiegato in modo egregio il funzionamento della gravità. Fin qui, appunto. Se le misure di Opera venissero confermate, dovremmo concludere che si è aggiunto al quadro un elemento nuovo. Del resto, non è la prima volta che succede. Fino alla fine dell’800, Newton basava e avanzava a spiegare il moto di stelle e pianeti. C’era solo un piccolo particolare che non tornava nel quadro generale: l’orbita di Mercurio aveva delle particolarità che apparivano inspiegabili nel quadro della legge di gravitazione universale di Newton. Einstein le ha spiegate. E, beninteso, la relatività generale non ha spazzato via la gravità di Newton. Sotto precise condizioni, la relatività generale si riduce alla formulazione di Newton. Ma alcune cose che succedono nel nostro universo, Newton non le spiega, Einstein sì. La relatività ingloba e completa la legge di gravitazione universale di Newton, che infatti ancora si insegna nelle scuole.
Ora, è possibile che ci sia un errore, è possibile che non sia affatto vero che abbiamo trovato una particella dotata di massa che va più veloce della luce. Ma può anche essere invece che la Natura ci ha fregati una volta di più: quando (più o meno) tutto sembrava tornare, ci ha messo i bastoni fra le ruote, facendoci scoprire che avevamo dimenticato qualcosa, che c’è dell’altro, là fuori. La verità ce la diranno i prossimi anni. A me piace credere che la misura fatta al Gran Sasso apra nuovi orizzonti alla fisica, piace credere che abbiamo trovato qualcosa di nuovo intorno al quale arrovellarci, per cercare di dare un senso a questo puzzle complesso e indecifrabile che è l’universo nel quale viviamo. Ma è, appunto, una semplice speranza, che al momento non è supportata da nessun fatto concreto.
Intanto, mi diverto a vedere una notizia di fisica in prima pagina sui quotidiani, per una volta a ragione.
Ciao,non sono un esperto quindi potrei dire delle …..Secondo me la velocita del neutrino potrebbe essere maggiore solo sulla terra e non nel vuoto a patto che la sua massa sia minore inpercettibilmente del fotone in questione.Se in vece il fotone non ha una massa potrebbe avere un ruolo fondamentale la curvatura terrestre e le caratteristiche fisiche del neutrino stesso.
Sergio Reina: Geniale come cosa =) Io non ne capisco molto di fisica (anzi, quasi niente XD ) però l’ho studiata e ho compreso questo tuo ragionamento =) La questione della parabola è molto interessante. Purtroppo però sono gli esperimenti a determinare la validità di una teoria, dovresti parlarne con qualche fisico delle particelle e vedere se si può condurre qualche esperimento. In bocca al lupo comunque =)
ciao a tutti
approfitto di questa discussione per avere il vostro parere sulla mia idea di neutrino, che potrebbe spiegare i fatti recentemente osservati.
Il neutrino, secondo me, non è una particella, ma una coppia stabile materia-antimateria (ciò significa che in particolari situazioni si trova una stabilità in cui materia e anti-materia convivono trovandosi in uno stato di minimo relativo in cui le particelle si trovano tra la completa annichilazione e l’esistenza. Si deve pensare ad un equilibrio tra la forza di attrazione tra cariche opposte e l’energia scaturita dall’annichilazione parziale).
Il neutrino elettronico (per esempio) è il risultato di una accoppiamento intimo tra un elettrone ed un positrone con spin antiparalleli. Ciò provoca la nota difficoltà a calcolarne la massa e spiega, però, i fenomeni descritti egregiamente da Babil. Un protone assorbe un elettrone dal “nulla quantistico” tramutandosi in neutrone (sperimentalmente si osserva solo una variazione quark up>down) e parallelamente un positrone, con spin omologo, emerso anch’esso (ovviamente) dal nulla quantistico interagisce con un elettrone dello stesso atomo con spin opposto generando un neutrino (e+e-)(positrone-elettrone).
Altre equazioni possono essere spiegate in questo modo:
es. n->p+ + e-* + (e-e+*)(antineutrino, l’asterisco indica che le particelle hanno lo stesso spin).
Ciò darebbe anche voce a ciò che affermò Maiorana (mio concittadino) sulla equivalenza tra neutrino ed antineutrino, infatti se il neutrino è (e-e+) l’anti neutrino sarà (e+e-) quindi la stessa particella.
Partendo da questo presupposto penso che al contrario delle normali particelle dotate di massa, il neutrino avvicinandosi alla velocità della luce non possa aumentare la propria massa, perchè ad un aumento della massa del e- corrisponderebbe un aumento della massa di e+ rendendo quindi instabile la struttura stessa del legame e-e+. La massa acquisita a causa della velocità verrebbe distrutta dall’annichilazione materia antimateria. Quindi, anche se il neutrino ha una massa, essendo in realtà formata da materia ed antimateria conserverebbe la massa originaria (massa di equilibrio che ne permette l’esistenza) e quindi non si verificherebbe il fenomeno osservato per le altre particelle, cioè l’aumento di massa, che ne riduce la velocità rispetto a quella luminare.
I neutrini osservati perciò, seguendo questo ragionamento, dovrebbero, pur avendo una massa, poter arrivare alla velocità della luce.
Il fatto che si parli di velocità superiori a quelle della luce potrebbe essere attribuito questa volta ad un errore di misura, perché, in questo modo, la differenza rispetto alla velocità della luce si ridurrebbe di molto, o alla difficoltà di misurare la velocità di un pacchetto di neutrini rispetto ad un raggio laser, quindi fotoni coerenti.
Se non fosse questa la causa potrei anche tirare in ballo una diversa interazione gravitazionale tra la materia e l’antimateria di cui si dovrebbe tener conto lungo il tragitto. Penso, infatti, che rispetto alla linearità i neutrini, avendo una massa, durante il tragitto di 730 km disegnino una parabola (ovviamente quasi impercettibile rispetto alla linearità, ma presente) di cui i fisici avranno tenuto conto sicuramente durante le loro misure, se la presenza dell’antimateria riuscisse a compensare la curvatura gravitazionale ecco che il tragitto misurerebbe un po’ meno di quanto misurato dai fisici che invece terrebbero conto di ciò e quindi i neutrini apparirebbero addirittura più veloci della luce.
Licia: magari fosse come dici, e mi meraviglio che tu abbia creduto a ‘sta storia della Gelmini. Invece di sicuro nessuno si sarà preoccupato di incanalare ‘sti neutrini e ‘sto tunnel è l’ennesima opera pubblica faraonica e abbandonata. Mi viene un po’ di tristezza a pensare a questa galleria vuota e a tutti i neutrini liberi di schiamazzare in giro per l’ italia. Eh, quando c’era Lui li faceva marciare verso Roma a passo del’ oca, ora invece ci sono particelle dappertutto, senza regole…e ho sentito che arrivano anche da stati extracomunitari…che tempi…
Io sono ignorante in materia, ma finalmente c’ho capito qualcosa, grazie a te. Detto questo io sono aquilano e un certo formicolio quando mi attraversano i neutrini lo avverto.
Matteo: non dovresti. Sono tutti chiusi nel tunnel con la Gelmini che li incanala uno ad uno
Grazie per aver scritto questo post, solo ora ho potuto leggerlo.
Chiarimenti. Hanno un buon sapore.
Non intesso nuovamente le tue lodi come divulgatrice scientifica soltanto perché cadrei nel super-ritrito.
Fra l’altro, hai mai pensato di scrivere qualche libro di divulgazione sull’astrofisica? Non lo si può dire un settore propriamente ricco, e mi sembra decisamente che tu la stoffa ce l’abbia.
Babil: Grazie delle precisazioi, anche se nel mio cervello si affollano un mare di domande, ma farei spazientire persino un santo se continuo, e non misembra troppo il caso.
Graze ancora per tutte le spiegazioni
Giuseppe: vista la mia ignoranza, sei stato ILLUMINANTE
grazie mille Babil!!! Ora ho capito tutto e vi posso seguire!
Oddio Licia, Grazie grazie grazie =) questa notizia mi incuriosiva molto, ma non sono riuscito a capire bene quel che era successo, e tu me l’hai spiegato abbondantemente.
Non mi intendo moltissimo di fisica…cioè, l’ho studiata al liceo, ma niente di più =) Però questa scoperta mi affascina…tutte le persone con cui ho parlato di questo fenomeno erano stupitissime,perchè Einstain è ritenuto dalle masse, insuperabile…Ma la fisica d’altronde si occupa di verità relative, non assolute, quindi era abbastanza scontato l’arrivo di questo momento =)
Licia: vorrei chiederti, da scienziata quale sei, se concepisci nel tuo modo di pensare, l’esistenza di qualcosa che vada oltre, metafisico per capirci meglio =) è solo una mia curiosità =)Se ti andasse di rispondere, mi farebbe molto piacere =)
Kame: no, il fotone non interagisce con la gravità in modo più significativo del neutrino.
Come non ci sono dubbi che il fotone abbia massa nulla.
Semplicemente, nella teoria della relatività massa ed energia sono sostanzialmente la stessa cosa, quindi il fotone per il semplice fatto di possedere un’energia interagisce con la gravità come se avesse una massa.
Inoltre, siccome i fotoni sono facili da vedere (la natura ci ha perfino dato in dotazione degli organi apposta per vederli, gli occhi) anche a molti anni luce di distanza, è semplice vedere come la gravità ne incurvi il percorso.
Per i neutrini, dato che interagiscono così poco con la materia, servono dei rivelatori enormi solo per vedere il lampo di qualche neutrino che “per sbaglio” viene catturato dalla forza nucleare debole.
Fai conto che nell’esperimento del CERN, in anni di osservazioni sono riusciti a misurare la velocità di poco più di sedicimila neutrini.
Quindi è più difficile seguire le loro traiettorie, ma è ovvio che la gravità deve incurvare la traiettoria dei neutrini come fa con la luce.
Babil: allora ho interpretato male, chiedo scusa.
Ma se il neutrino si sospetti avere massa, e interagisce con la gravità in modo poco influente, si può pensare che il fotone possegga una massa leggermente superiore, visto che interagisce in modo più significativo?
La domanda deriva da una totale ignoranza in materia, siate clementi con le risposte.
No No io ho detto che gli effetti della gravità sono trascurabili, ma il neutrino la gravità la sente eccome
Ho dovuto leggere qualche volta il post per essere sicuro di aver capito veramente, ma alla fine ci sono saltato fuori, e sono contento di sapere che questi risultati siano stati pubblicati dopo anni di prove e verifiche varie, anche se dopo tutti i dati raccolti credevo ci fosse poco da obiettare, e solo confermare la cosa da qualche altra parte.
Solo una cosa mi rende perplesso, ovvero li fatto che il fotone non ha massa, ma risente della forza gravitazionale, mentre il neutino c’è l’ha ma non risente quasi di niente, come spiegato da Babil.
Quindi mi chiedo come mai?
P.S. X Licia: Ottima spiegazione, secondo me hai un futuro anche come insegnante.
@Babil
Grazie mille, gentilissimo/a. Me li procurerò il prima possibile. Grazie ancora!
In questi ultimi anni mi sono abbastanza appassionato di fisica: anche se spesso non riesco ad ‘afferrare’ tutte le implicazioni di certi ragionamenti, insomma mi affascina abbastanza il solo fatto di leggere di questi argomenti… non so è una cosa intuitiva: anche se non capisco tutto fino in fondo, intuisco l’importanza di certi raginamenti. Ovviamente anche io sono sobbalzato alla notizia del neutrino, e insomma, se vogliamo tifo anche io per la correttezza del risultato dell’esperimento: mi piace quando in un panorama fatto di ‘sicurezze’, improvvisamente arrivi qualcosa di inaspettato a complicare le cose… ;-D
Nihal98forever:
I neutrini sono particelle che fanno parte della famiglia dei leptoni, la stessa famiglia a cui appartengono gli elettroni.
Esiste una curiosa simmetria tra il comportamento dei leptoni e quello degli adroni, che è la famiglia alla quale appartengono i quark, le particelle che compongono protoni e neutroni.
Infatti, tutte le volte che un quark sparisce ed al suo posto compare un quark di tipo diverso, si vede che c’è un leptone che scompare ed al suo posto compare un leptone di tipo differente.
(Un fisico meno pignolo direbbe che ogni qual volta un quark si trasforma in un altro tipo di quark un leptone si trasforma in un altro tipo di leptone).
Ad esempio, un quark di tipo “up” all’interno di un protone si “trasforma” in un quark di tipo “down”, provocando la trasformazione del protone in neutrone. Contemporaneamente un elettrone scompare ed al suo posto viene emesso un neutrino.
Questo evento si chiama “cattura elettronica” ed è un fenomeno fisico che accade davvero in certi atomi radioattivi.
L’esistenza di questa simmetria tra quark e leptoni ha portato i fisici ad elaborare diverse teorie circa la simmetria tra particelle.
I neutrini hanno molte bizzarre proprietà: essendo leptoni, non sono soggetti alla forza nucleare forte. Sarebbero soggetti alla forza elettromagnetica ma essendo neutri di fatto non ne risentono. Hanno una massa talmente infima che gli effetti della gravità sono trascurabili.
L’unica forza che di fatto agisce sui neutrini è la forza nucleare debole, che oltre che essere una forza stranissima lei stessa, ha un raggio d’azione talmente ridotto che i neutrini sono in grado di passare attraverso la materia quasi come se non ci fosse.
Inoltre esistono tre tipi di neutrini, ciascuno associato ad un altro leptone dotato di carica e più massiccio.
Perciò esiste il neutrino dell’elettrone di cui ho parlato prima, che entra in scena ogni volta che un elettrone viene coinvolto in una reazione in cui gli adroni passano da un tipo all’altro.
Poi esiste un neutrino del muone, che entra in scena ogni volta che un muone (un altro tipo di particella) viene coinvolto in una “trasformazione” di adroni. Infine il neutrino della particella tau, che entra in scena ogni qual volta una particella tau ecc. ecc.
Recentemente è stato scoperto, tra l’altro anche grazie all’esperimento del CERN e del Gran Sasso, che i neutrini di un tipo si trasformano in neutrini di un altro tipo durante il loro tragitto: parte un raggio di neutrini dell’elettrone ed arriva un miscuglio di neutrini dell’elettrone, del muone e del tau.
Il motivo per cui questo accade è così complicato che mi servirebbe un altro post lungo il doppio di questo per spiegarlo, ma la conseguenza più diretta di questo fenomeno è che per fare questo giochino i neutrini devono per forza avere la massa.
Dunque, con questo esperimento è stato dimostrato inequivocabilmente che i neutrini hanno la massa e quindi per la teoria della relatività dovrebbero per forza muoversi più lenti della luce.
Adesso viene fuori che invece i neutrini andrebbero più veloci della luce, il che è clamoroso ed è per questo che la comunità scientifica è in fermento.
Cecilia: Sui wormhole puoi leggere il libro di Novikov (“il fiume del tempo” mi pare si intitoli) oppure anche quello di Kip Thorne anche se quello parla principalmente di buchi neri ed è molto più voluminoso.
Sul bosone di Higgs c’è il famoso “la particella di Dio” di Lederman
risponedete!
eh? mi sa ke nn ho capito niente!
Cosa sono i neutrini??? ah, e poi:
ciao a tutti, non so se si può fare però volevo dirvi ke se volete potete venire nel Mondoemersofan(http://mondoemersofan.forumcommunity.net/), in modo che possiamo parlare del mondo emrso e dei libri della mitica licia troisi! Se preferite faccio parte anche del mondoemersoforum(http://mondoemerso.forumcommunity.net/),
E’ davvero una cosa affascinante. E dire che pensavo che il CERN si occupasse solo del bosone di Higgs. A questo proposito, questo esperimento ha qualcosa a che fare con l’acceleratore di particelle e l’altro esperimento che stanno conducendo? Ci sono punti di contatto o sono proprio due “mondi” separati?
Sempre a proposito di scienza: conoscete dei libri scientifico-divulgativi in italiano(come quello di Hawking sui buchi neri e il tempo, per intendersi) che trattino il ponte di Einstein-Rosen, i wormhole e la “particella di Dio”? Ne avrei davvero un gran bisogno per documentarmi ^^
Gran bel post!
M’è dispiaciuto solamente vedere il tg1 aprire un collegamento con Zichichi per poi interromperlo ogni 30 secondi e tagliare il tutto per passare di corsa al meteo…
Insomma, dopo i mondiali del ’94, con Baggio che sbaglia il rigore, un nuovo evento potrebbe far crollare una delle poche certezze che c’erano rimaste…
Una bella spiegazione molto chiara! Grazie
scusa Licia ma non ti seguo D:
Facciamo una bella cosa. Queste cose le trovo interessanti, come trovo interessante un po’ tutta la fisica. Io però non la studio, quindi questo post è un tantino complicato per me. Soluzione? A scuola, dall’anno scorso, i nuovi arrivati studiano fisica. Conosco una prof (me la sono fatta amica apposta per fisica). Quindi stampo il tuo magnifico post e chiedo a lei una bella spiegazione “parola-per-parola”, in diretta. Semplice, no?
Comunque, non so esattamente perché, ma a me tutto questo ricorda Lost. Molto! E il caro, vecchio Daniel Faraday.
Il fotone non ha massa ma ha impulso, cioè quantità di moto. In relatività l’energia è data da:
H=c(p^2+(mc)^2)^(1/2)
dove H è l’energia, p l’impulso e m la massa. Anche se m=0 l’energia non è nulla.
Giuliano: si infatti se vai a vedere è più grave che si consideri una vittoria epocale per la ricerca scientifica di tutto il mondo, ma quale vittoria? l’osservazione di un fenomeno a cui non si sa dare spiegazione è una vittoria? Credo, e magari Licia me lo confermerà, che una vittoria è quando un ricercatore è in grado di confermare una teoria con i dati o di trovare una teoria che sia in grado di spiegare quei dati. Fino a prova contraria ovviamente!
Licia: Comunque, da quando è uscita sui media la notizia dell’esperimento Opera, sono rimasto in attesa di un tuo post sull’argomento.
In effetti, c’è un aspetto in tutto questo discorso che non ho mai saputo spiegarmi: Prendendo la formula dell’energia di Einstein, E=γmc², posto che un fotone ha massa nulla (m=0) ma possiede una certa energia non nulla (E>0) che non dipende dalla sua velocità (γ infinito)… mi che il fotone sia il primo dare seri problemi di lettura in questo contesto.
Matteo: in quel caso, semplicemente quella definizione di E non ha senso, perché matematicamente zero fratto infinito non ha senso. Per l’energia dei neutroni vale invece una formula per considera la frequenza, questo perché, ma è un’altra storia, i fotoni sono sia onde che particelle. Per la cronaca, la formula è
E=hν
dove ν è la frequenza, e h una costante importantissima che si chiama costante di Plank
Licia: credo sia un suo punto d’onore dire la sua su ogni cosa che acquista una valenza pubblica su scala nazionale. Ora non discuto che sia un discreto matematico, però…
Vabbè, non è simpatico pure a me, ma sono opinioni personali, ovviamente.
Licia: beh, vedremo le future misure che diranno.
Intanto anche l’onnipresente Odifreddi pare abbia detto la sua…ma ha sproloquiato di bradioni e tachioni, di universi che si muovono a velocità inferiore alla luce e di universi superluminali. Boh, per quello che ne so l’ipotetico tachione si è sempre mosso a velocità maggiore di c, non ha mai accelerato…
Val: Odifreddi non mi fa particolare simpatica – ma credo sia un suo punto d’onore non essere simpatico – per cui non è che lo segua tantissimo. Ho letto il suo post al riguardo ma confesso che non è che l’abbia granché capito…limite mio, eh?
Ti riporto una frase di Rubbia:
“Come mai nel 1987 i neutrini provenienti dalla supernova apparsa nella Grande Nube di Magellano arrivarono praticamente insieme con la luce della stella esplosa pur avendo viaggiato per 168 mila anni luce? Se crediamo all’esperimento “Opera” avremmo dovuto riceverli tre anni prima di veder esplodere la stella”.
Il dibattito scientifico comincia a diventare interessante.
Val: sì, conosco questa obiezione e mi sembra sensatissima. Tra l’altro, un picco dell’emissione dei neutrini in quell’occasione fu osservato, ed era in anticipo sui fotoni di un tempo minore rispetto a quello previsto da Opera. In quel caso, l’anticipo venne spiegato col fatto che i neutrini passano attraverso qualsiasi cosa, come ho spiegato, i fotoni no, interagiscono con la materia e anzi nelle stelle in un certo senso restano “intrappolati” nel gas che ne circonda il nucleo e ci mettono un po’ a liberarsi. Per fare un esempio, un fotone prodotto nel nucleo del sole ci mette più di 5000 anni a raggiungere la superficie della nostra stella…
scherzo, eh!
Damiano: beh, quella si che sarebbe stata
“una vittoria epocale per la ricerca scientifica di tutto il mondo. ”
Non ho letto tutto… Sono una fannullona!
La cosa positiva è che adesso abbiamo un utilissimo tunnel per Ginevra!
.
Brava Licia, comprensibilissimo anche considerato che le mie conoscenze di fisica risalgono a 8 anno fa e che in relatività avevo difficoltà anche in quinto liceo, ho sempre preferito la quantistica!
Sono riuscito a far raggiungere ad un razzo in uscita dall’orbita terrestre la bellezza di 1,03 C per non prendere un insufficienza ho dovuto scrivere una lunga nota ai piedi del compito spiegando che avevo ben presente che quel risultato era impossibile.
Damiano: grazie! Per la relatività hai tutta la mia comprensione: mentre l’ho capita a livello concettuale, la formulazione matematica esatta, lo confesso, non m’è mai entrata in testa. A tutt’oggi so ricavare le equazione solo passando per una trattazione approssimata (cioè, sapevo ricavare le equazioni, sono conti che non faccio dalla notte dei tempi…)
Aspettavo un tuo parere in merito, e (a parte la prima parte troppo tecnica per me, del tuo post) diciamo che da dopo la formula in poi ho capito più o meno il tutto.
E mi piace che, seppure nessuno abbia detto ancora “è così e basta”, sta notizia apra nuovi livelli di conoscenza e di approfondimento, confermato da una fisica.
Mony76: venerdì sera, all’Osservatorio, il talk prima del mio è stato di Fabrizio Vitali, che ha parlato di Galileo Galilei. Ecco, lui ha preso spunto da questa storia del neutrino per spiegare come procede la scienza: l’ho trovato un seminario bellissimo. Io credo che questa storia sia un’occasione preziosa per svelare al “pubblico generalista”, anche se è un’espressione orrenda, come funziona la scienza, metterlo a parte di un sistema di pensiero che ci ha regalato tantissimo da quando, 400 e passa anni fa, Galileo lo propose.
Licia, i tuoi post scientifici mi piacciono sempre di più. Sei chiara come pochi, nonostante la relatività non sia questa cosa così elementare
Complimenti per la spiegazione chiara e corretta. (Ma “un’errore” è bellissimo per la sua autoreferenzialità.)
Emiliano: maro’, dov’è? Correzione, correzione!!!!
Corretto. Per la serie cerchi di controllare la fisica e ti scappa la grammatica…Scusate, questo è un mio problema generale, non avete idea di quante volte debba correggerlo quando scrivo…
A parte il grosso punto interrogativo sulla mia testa credo di aver capito cosa hai scritto licia. Da far leggere a scuola in modo da far capire meglio l’argomento agli studenti.
GRANDE LICIA!!! è straordinario come riesci a spiegare argomenti complicati come questi rendendoli comprensibili a tutti, anche a chi non sa molto di fisica… grazie per la spiegazione! dovresti scrivere qualche libro di fisica, la renderesti comprensibile a tutti!
Io ho smesso di leggere praticamanete alla quarta riga…ti chiedo perdono ç_ç
Yari: ahahahahahahahah! Beh, mica è obbligatorio finire
, in fin dei conti cosa sia il neutrino e la relatività generale non è che siano proprio nozioni necessarie al bagaglio di conoscenze di fisica di base.
Doppia sorpresa, a mio avviso: Da un lato, particelle dotati di massa che vengono accelerati a velocità prossime a c e dall’altro che risulti una velocità maggiore di questo limite naturale invalicabile…
Mi piace pensare che questi neutrini potrebbero essere “nati” (per qualche strano motivo) già molto più veloci della luce e che quindi non riescano a rallentare a velocità inferiore di c che quindi risulterebbe essere un limite invalicabile da entrambi i versanti… Ghh!
Chiara, precisa come una scienziata e leggibile come una scrittrice.
Che si può voler di più dalla vita?
Per me, che al liceo fui rimandato in fisica (al CLASSICO, e tu figurati la fisica che si fa al classico, praticamente è come se mi avessero rimandato in italiano perché non sapevo l’alfabeto), aver letto, gustato e perfino capito questo tuo post è un’esperienza bellissima!
Resta vero quel che dissero non ricordo se ad Asimov o a Hawking o a qualcun altro: in un libro, ogni formula dimezza la quantità dei lettori. Effettivamente sono fatto così: una formula dovrebbe riassumere un ragionamento, ma faccio una fatica tremenda a passare dai numeri a “quello che vogliono dire”. Va be’. In ogni caso grazie mille!
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Licia: per quel poco che ne so, conosco la relatività ma ho una conoscenza elementare delle particelle, mi pare che sia tutto corretto.
Comunque sono molto molto curioso e attendo conferme o scoperte di errori. Se si riuscisse a trasmettere informazioni a velocità superiori a quelle della luce tutto sarebbe possibile.
Non toccavo fisica dall’esame di maturità (due anni fa) eppure ho capito tutto
Dubito inoltre che sui nostri quotidiani si trovino notizie altrettanto chiare e complete. Grazie Licia!
Wow, molto chiaro! Posso citare questo post sul mio blog?
“senza tener conto di tutti gli ostacoli che ci sono in mezzo”.
Cavolo! Ma allora perchè la gelmini ha fatto costruire un tunnel di più di 700 km?
Comunque, i miei complimenti, adesso capisco perchè ci hai messo un po’ a scrivere questo post. Credo che tu abbia spiegato molto bene ai profani il tutto.
Val: non era solo quello. Io sono un astrofisica stellare, la relatività non è esattamente il mio pane quotidiano, e anche la fisica delle particelle, nella specifica branca di cui mi occupo io, non è che sia proprio all’ordine del giorno. Però ho seguito sia un corso di relatività che uno di fisica delle particelle, ma stiamo comunque parlando di quasi dieci anni fa. Ho dovuto rispolverare i miei libri dell’epoca per cercare di essere il più possibile corretta…