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In un momento storico in cui la Fisica delle particelle sta muovendosi disperatamente verso la ricerca sperimentale del Bosone di Higgs (la famosa "particella di Dio"), ecco che dai laboratori del CERN e del Gran Sasso arriva una notizia sconvolgente: la velocità della luce è stata superata. Un fascio di neutrini provenienti dal CERN ha raggiunto la sua destinazione nei laboratori del Gran Sasso a una velocità maggiore di quella della luce. Se la scoperta venisse riprodotta in esperimenti successivi, sarebbe una delle più clamorose della Fisica degli ultimi anni.
Facciamo un passo indietro e indaghiamo su questo avvenimento. Cominciamo dal colpevole: i neutrini. Che cosa sono? Sono particelle leggerissime e molto difficili da studiare poiché estremamente riluttanti a interagire con la materia, tanto da riuscire ad attraversare muri anche molto spessi di piombo o roccia senza praticamente alterare la loro traiettoria o velocità. A causa della loro "neutralità" nei confronti della materia, il fisico italiano e premio Nobel per la Fisica Enrico Fermi le chiamò appunto neutrini.
Osservare i neutrini in laboratorio è una vera e propria sfida. Tra le interazioni presenti in natura, essi prediligono l'interazione più difficile di tutte da misurare: l'interazione debole. Al giorno d'oggi è possibile rilevare con estrema precisione quando un neutrino interagisce debolmente con la materia, ma per farlo è necessario schermare il proprio apparato di misura da qualsiasi sorgente esterna di particelle, che sarebbe soltanto una scomoda interferenza. Una sorgente naturale è costituita per esempio dai raggi cosmici, fasci di particelle molto energetiche che arrivano dallo spazio e raggiungono senza troppi problemi la crosta terrestre e qualsiasi rivelatore in laboratorio.

Ma un giorno come tanti, senza alcun preavviso, accadde qualcosa di incomprensibile. Calcolando il tempo e la traiettoria percorsa da un particolare fascio di neutrini, risultò che essi dovevano necessariamente aver viaggiato più veloci della luce. Un fatto fisicamente ritenuto impossibile.
Ma perché l'evidenza sperimentale di un corpo che supera la velocità della luce è così sconvolgente per i ricercatori? Per capirlo è necessario fare un ulteriore passo indietro ed entrare nel mondo della teoria della relatività ristretta di Einstein. Il punto fondamentale di questa teoria è che la velocità di un raggio di luce nel vuoto dev'essere la stessa indipendentemente se lo si osserva da fermi o in movimento. Ciò comporta che i concetti di spazio e tempo diventano dipendenti dal sistema di riferimento che si usa; in altre parole, diventano relativi. Conferme sperimentali alla teoria della relatività si sono succedute copiosamente nel corso degli anni, convincendo i Fisici della sua validità.
Ma la teoria di Einstein ci dice di più. Qualsiasi segnale e qualsiasi oggetto provvisto di massa devono muoversi obbligatoriamente a una velocità inferiore a quella della luce. Una particella provvista di massa non può quindi superare questa velocità.
Esperimenti condotti sui neutrini e l'evidenza sperimentale del fenomeno dell'oscillazione suggeriscono che essi sono provvisti di massa, seppur molto piccola in confronto a quella delle altre particelle. Di conseguenza, anche per i neutrini deve valere la regola che la velocità del moto dev'essere sempre minore della velocità della luce. L'esperimento condotto al Gran Sasso sembra però smentire questo postulato della teoria.
Il panorama è però più complicato di quanto possa sembrare. Nella teoria della relatività, l'insuperabilità della velocità della luce è intimamente legata al fatto che la causa di un evento deve avvenire necessariamente prima dell'effetto che essa produce, indipendentemente dal sistema di riferimento in cui ci si trovi. Questo concetto prende il nome di causalità ed è alla base della Fisica di oggi. Nonostante possa sembrare banale che la causa preceda l'effetto, ciò potrebbe cambiare radicalmente se si potesse superare la velocità della luce. In tal caso, in certi sistemi di riferimento l'effetto potrebbe precedere la causa, quasi come se il tempo scorresse all'indietro, violando la causalità.
La Fisica teorica ha già preso in considerazione la possibilità che esistano particelle in grado di viaggiare a velocità superluminali, i cosiddetti tachioni, mai rilevati sperimentalmente e quindi tuttora relegati a una mera formulazione matematica. Mai si sarebbe pensato che i neutrini potessero fare lo stesso.
Per il momento i Fisici sono molto cauti nell'accogliere una notizia così clamorosa. Per poter affermare di aver compiuto una scoperta, è necessario che l'esperimento sia riproducibile e che i risultati siano congruenti con quelli già ottenuti. Insomma, è ancora presto per cambiare vittoria.
Ma cosa cambierebbe nel nostro modo di vedere il mondo se si scoprisse che la velocità della luce, finora considerata un muro invalicabile, possa essere realmente superata? All'alba di quella che potrebbe essere una nuova, sensazionale scoperta della Fisica, le risposte sembrano paradossalmente essere meno numerose delle domande. Si potrà davvero viaggiare nel passato o nel futuro? E il teletrasporto, la trasmissione di materia a velocità praticamente infinita, potrebbe diventare una realtà? E i famosi wormhole, i tunnel spazio-temporali che, secondo alcune teorie, potrebbero fare da ponte tra due punti molto lontani dello spazio-tempo permettendo di coprire distante intergalattiche a velocità incredibili, assumono oggi una nuova concezione nell'immaginario scientifico mondiale?
È troppo presto per dare risposte a queste domande, così come è troppo presto per rivoluzionare la Fisica moderna. Una cosa è certa, però: se davvero i dati raccolti si riveleranno esatti, sarebbe la prova che l'appassionante avventura della scienza è ben lungi dall'essere terminata.
2 Veramente un bell'articolo
» postato da (Simone Caverni) alle 10:46 del 28-09-2011
3 Complimenti per l'articolo....ho cominciato a capirci qualcosa ![]()
» postato da Mark Silver alle 10:50 del 28-09-2011
4 io avrei aggiunto un trafiletto sul comunicato stampa della gelmini che elogia il contributo di 45 milioni di euro del governo italiano per la costruzione del tunnel fra ginevra e il gran sasso.. (che non è mai esistito) comunque se vi interessa qui (http://www.borborigmi.org/2011/09/23/considerazioni-dopo-il-seminario-di-opera-ovvero-di-come-si-misura-la-velocita-dei-neutrini-superluminali-o-meno/) c'è qualche spiegazione dettagliata, i tempi sono mediati su 3 anni di fasci di neutrini, non l'hanno "scoperto" ieri che vanno più veloci della luce.
» postato da Drorian alle 10:53 del 28-09-2011
6 Se non ricordo male dall'esame di Fisica II, mi sembra che la velocità della luce come limite invalicabile sia solo un assioma. Credo che se venisse confermato che i neutrini viaggiano a velocità superiore basterebbe prendere questa come velocità insuperabile. Anche se bisognerebbe porsi il problema delle leggi di Maxwell. Faccio poi notare che la differenza (sugli oltre 700 km) sia di soli 60 ns cioè 18 m!!! Quindi aspettiamo qualche controllo indipendente, peraltro chiesto anche dal gruppo di lavoro che lo ha presentato. Così funziona la scienza seria. Altro che ufologi e cerchionelgranisti.
» postato da (carlo s) alle 14:20 del 28-09-2011
7 Si chiama Teoria della Relatività ristretta e non Teorema, quindi carlo s ha ragione, ma le implicazioni sono molte ed il modo di concepire la fisica moderna cambierebbe drasticamente. Complimenti veramente per l'ottimo articolo a Gianluca Malato ! Se ne leggono pochi cosi oramai.
» postato da (Rocco Pietroni) alle 15:03 del 28-09-2011
8 La relatività ristretta dice che non è possibile trasmettere informazioni alla velocità della luce ma non mette limiti alla materia in sé. Einstein parla infatti di velocità limite raggiungibile ma non mette nessun paletto alle eventuali particelle (quindi onde) che viaggiano già a velocità superiori alla luce. Effetti superluminali sono già conosciuti, ad esempio l'effetto Cherenkov che parla di particelle che viaggiano a velocità superiori a c e nel momentto in cui vengono decelerate (o meglio accelerate negativamente) rilasciano radiazione. Queste particelle però hanno velocità di gruppo inferiore o pari alla luce e quindi per noi si muovono alla velocità c. E' un po' come gli aerei a velocità ultrasoniche....andando più veloci del suono il nostro orecchio li sente molto dopo che sono passati effettivamente, ma se ci dovessimo basare solo sull'udito per noi passano nel momento in cui li sentiamo. Quindi noi "vediamo" la particella che è passata anche più velocemente di c solo dopo un tempo c/spazio che ci separa. Più o meno e detto molto alla carlona è così
comunque concordo sul fatto che sarebbe una grande scoperta ma che dobbiamo aspettare le conferme!!!!! Riguardo alla Gelmini....NO COMMENT!!!! Tanto tutti sappiamo perché è li!!!!
» postato da (Gianmarco Cervetti) alle 17:16 del 28-09-2011
9 «La relatività ristretta dice che non è possibile trasmettere informazioni alla velocità della luce ma non mette limiti alla materia in sé. Einstein parla infatti di velocità limite raggiungibile ma non mette nessun paletto alle eventuali particelle (quindi onde) che viaggiano già a velocità superiori alla luce. Effetti superluminali sono già conosciuti, ad esempio l'effetto Cherenkov che parla di particelle che viaggiano a velocità superiori a c e nel momentto in cui vengono decelerate (o meglio accelerate negativamente) rilasciano radiazione.» Mi sembra di capire che quest'effetto Cherenkov riguardi invece particelle che viaggiano in un mezzo a velocità superiore di quella della luce in quel mezzo, ma sempre inferiore a c, che è la velocità della luce nel vuoto.
» postato da AKKA alle 22:08 del 28-09-2011
10 «Se non ricordo male dall'esame di Fisica II, mi sembra che la velocità della luce come limite invalicabile sia solo un assioma. Credo che se venisse confermato che i neutrini viaggiano a velocità superiore basterebbe prendere questa come velocità insuperabile. Anche se bisognerebbe porsi il problema delle leggi di Maxwell.» Da quello che ho capito io (ma potrei sbagliarmi: non sono un fisico), l'assioma sarebbe quello della costanza della velocità della luce in qualsiasi sistema di riferimento. L'insuperabilità di tale velocità è una conseguenza di tale assioma e del concetto di causalità di cui si parla nell'articolo. E la costanza della velocità della luce è un dato sperimentale. Quindi non credo che basti dire: ok, la velocità massima possibile non è più quella della luce ma quella dei neutrini. Non mi sembra che sia una cosa così semplice.
» postato da AKKA alle 22:23 del 28-09-2011
11 «
Mi sembra di capire che quest'effetto Cherenkov riguardi invece particelle che viaggiano in un mezzo a velocità superiore di quella della luce in quel mezzo, ma sempre inferiore a c, che è la velocità della luce nel vuoto.»
Ed a proposito di questo:
http://www.vexxarr.com/archive.php?seldate=090911
http://www.vexxarr.com/Vexxarr090911.gif
Notare che di solito non è la radiazione di Cherenkov ad essere pericolosa ma le particelle che la producono come effetto secondario.
» postato da L.MCH alle 23:05 del 28-09-2011
12 Volevo scriverlo anche io ieri mattina, appena averlo letto: bellissimo articolo, complimenti, un pezzo da rivista scientifica hard ma allo stesso tempo limpido nell'esposizione e adatto a una divulgazione popolare.
E' vero, la relatività non esclude l'esistenza di particelle più veloci della luce. Del resto l'impossibilità fisica, se non vado errato, riguarda il raggiungimento di "c" per accelerazione di particelle dotate di massa. Se si potesse aggirare l'accelerazione, viaggeremmo per inerzia a velocità superluminari come sul tram.
Lo sconcerto riguarda il tempo. Questi neutrini devo gioco forza aver viaggiato indietro nel tempo. Dunque alla partenza, dovrebbe essere arrivata da qualche parte un'informazione dal futuro. Mi chiedo se ci siano esperimenti in atto per verificare il fenomeno.
Ho sempre desiderato un televisore che captasse i tachioni. Sai che sballo! Potrei ricevere la trasmissione del telegiornale di domani e giocarmi i numeri del superenalotto!
Wow!
» postato da luis alle 06:37 del 29-09-2011
13 AKKA hai perfettamente ragione!! Era solo un esempio per spiegare il discorso della velocità dell'informazione, però hai ragione li si parla di velocità della luce in un mezzo e non nel vuoto. "Errore" mio ![]()
» postato da (Gianmarco Cervetti) alle 09:15 del 29-09-2011
14 «Se non ricordo male dall'esame di Fisica II, mi sembra che la velocità della luce come limite invalicabile sia solo un assioma. » Un'assioma nel senso che la velocità della luce è misurata costantemente a qualunque velocità si trovi il sistema di riferimento inerziale su cui effettui la misura. Da un treno in corsa a 100km/h, puoi osservare un'auto che procede a 120km/h parallelamente alla ferrovia allontanarsi alla velocità di 20km/h. Su un razzo a 0.5c, si osserva invece un fotone viaggiare alla velocità pari a c. Questo perché a velocità relativistiche, lo spazio si contrae ed il tempo si dilata. Si, è un assioma, suffragato però da tutti gli esperimenti, ad esempio, il fatto che l'emivita di certe particelle elementari si dilata quando esse vengono accelerate a velocità relativistiche. « Credo che se venisse confermato che i neutrini viaggiano a velocità superiore basterebbe prendere questa come velocità insuperabile. Anche se bisognerebbe porsi il problema delle leggi di Maxwell. » Non lo so, probabilmente si. Di certo si dovrebbe rivedere / affinare completamente la relatività, le trasformazioni di Lorenz e via discorrendo... un bel colpaccio, senz'altro! « Faccio poi notare che la differenza (sugli oltre 700 km) sia di soli 60 ns cioè 18 m!!! » Considerato che i neutrini dovrebbero avere massa piccola (0.5eV), verrebbe invalidata anche l'equazione E=mc^2! Velocità superluminale per un corpo di massa non nulla significa energia più che infinita! « Quindi aspettiamo qualche controllo indipendente, peraltro chiesto anche dal gruppo di lavoro che lo ha presentato. Così funziona la scienza seria. Altro che ufologi e cerchionelgranisti.» Meglio, va. Altrimenti rischiamo che la colpa sia delle scie chimiche.
» postato da HappyCactus alle 10:31 del 29-09-2011
15 «Effetti superluminali sono già conosciuti, ad esempio l'effetto Cherenkov » Concerne però la velocità all'interno di un materiale e non nel vuoto, cioè c. Nei materiali la luce viaggia a velocita <c, effetto che genera la rifrazione nel cristallo per esempio. Quindi non è una eccezione alla relatività.
» postato da HappyCactus alle 10:37 del 29-09-2011
16 «Dunque alla partenza, dovrebbe essere arrivata da qualche parte un'informazione dal futuro. Mi chiedo se ci siano esperimenti in atto per verificare il fenomeno.» Da dove credi arrivassero quei neutrini tachionizzati? Dagli esperimenti di verifica! O magari hanno attraversato un campo di inversione entropica? O hanno misurato l'espansione dell'universo? O hanno attraversato il micro worm-hole creato dall'LHC? ...mah!
» postato da HappyCactus alle 10:41 del 29-09-2011
17 Viaggi nel tempo? Giammai!
Prima dovranno vedersela con la Censura Cosmica?

» postato da Andras Eris alle 12:13 del 30-09-2011
18 Dunque. State dicendo che per un corpo che si muove a velocità superiore a quella della luce, il tempo scorre al contrario? Vediamo se è vero. Computer, attiva la velocità iperluce! velocità la attiva Computer, vero. è se Vediamo contrario? al scorre tempo il luce, della quella a superiore velocità a muove si che corpo un per che dicendo State Dunque.
» postato da AKKA alle 22:44 del 30-09-2011
19 «Dunque. State dicendo che per un corpo che si muove a velocità superiore a quella della luce, il tempo scorre al contrario? Vediamo se è vero. Computer, attiva la velocità iperluce! velocità la attiva Computer, vero. è se Vediamo contrario? al scorre tempo il luce, della quella a superiore velocità a muove si che corpo un per che dicendo State Dunque.»
L'abbiamo perso.
S*
» postato da S* alle 23:53 del 30-09-2011
20 «Dunque. State dicendo che per un corpo che si muove a velocità superiore a quella della luce, il tempo scorre al contrario? Vediamo se è vero. Computer, attiva la velocità iperluce! velocità la attiva Computer, vero. è se Vediamo contrario? al scorre tempo il luce, della quella a superiore velocità a muove si che corpo un per che dicendo State Dunque.»
Più semplicemente, il modello matematico che descrive la relazione spazio-tempo al crescere della velocità relativa "restituisce valori negativi" (tempo che scorre al contrario) se se si ipotizza di spingere un oggetto dotato di massa oltre c.
Ma affinchè si verifichi l'ipotesi (sempre secondo tale modello) serve una quantità di energia infinita (che nessuno ha).
In pratica dire, che "se si supera la velocità della luce ecc. ecc. il tempo scorre al contrario" (secondo il modello teorico sino ad ora considerato "più verosimile"
è come dire "io sarei un aeroplano se mia nonna fosse stata un B-52".
Se davvero i neutrini possono viaggiare più veloci della luce nel vuoto, significa che i modelli teorici attuali vanno corretti perchè non descrivono in modo sufficientemente accurato cosa succede a velocità prossime a c (ed oltre).
Del resto non è una cosa nuova, basta pensare che nella vita di tutti i giorni si usa la fisica newtoniana ben sapendo "che non è esatta" ma ci va bene perchè a velocità relative "molto inferiori a c" è sufficientemente precisa (e ci risparmia un sacco di calcoli in più rispetto ai modelli più "precisi"
.
» postato da L.MCH alle 01:28 del 01-10-2011
21 « Più semplicemente, il modello matematico che descrive la relazione spazio-tempo al crescere della velocità relativa "restituisce valori negativi" (tempo che scorre al contrario) se se si ipotizza di spingere un oggetto dotato di massa oltre c.» Restituisce valori immaginari, mi sembra, visto che il termine che diventa negativo è sotto radice.
» postato da AKKA alle 09:42 del 01-10-2011
22 ««
Più semplicemente, il modello matematico che descrive la relazione spazio-tempo al crescere della velocità relativa "restituisce valori negativi" (tempo che scorre al contrario) se se si ipotizza di spingere un oggetto dotato di massa oltre c.»
Restituisce valori immaginari, mi sembra, visto che il termine che diventa negativo è sotto radice.»
Infatti ho usato le virgolette. ![]()
» postato da L.MCH alle 17:38 del 01-10-2011
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1 Ottimo articolo! Complimenti a Gianluca Malato che dovrebbe dare lezioni ai titolati colleghi della carta stampata e telegiornali dove si racconta che la Space Shuttle va a benzina (Giovanna Botteri) e i satelliti cadono perchè si spengono i motori. Un'ottima sintesi per chiarezza e rigore. Sarà Fantascienza.com a salvare ciò che resta della Scienza in Italia?
» postato da (Ivo Luigi Bertani) alle 10:15 del 28-09-2011