Come avevo già accennato nei post passati, il modo migliore di controllare il famoso risultato dell’esperimento OPERA, che ha osservato i neutrini viaggiare più veloci della luce, è riprodurre la stessa osservazione. Per questo, negli ultimi mesi, moltissimi esperimenti coinvolti nello studio dei neutrini hanno cercato di riprodurre la stessa o una simile analisi. Un esperimento, però, si trova in una situazione particolarmente ottimale per cercare di riprodurre le osservazioni di OPERA: l’esperimento ICARUS, voluto e pensato dal premio Nobel Carlo Rubbia.
La ragione per cui ICARUS è in una buona posizione è che è anch’esso situato nei Laboratori del Gran Sasso, come OPERA. Inoltre, anch’esso riceve il fascio di neutrini prodotti dal CERN, quindi guarda le stesse cose dallo stesso posto. Ovviamente delle differenze ci sono: ICARUS è un rivelatore a base di Argon liquido, e misura i neutrini con un principio diverso rispetto a OPERA. L’idea è venuta a Rubbia nel 1977 e da allora è stata provata e riprovata, fino a creare il rivelatore T600, un volume di 600 tonnellate di Argon liquido sottopose ad un campo elettrico uniforme.
Quando un evento ionizzate, come l’interazione o il decadimento di una particella, avviene all’interno del volume di Argon, si produce una coppia ione-elettrone. In base all’intensità del campo elettrico, alcune di queste coppie non si ricombinano immediatamente in un atomo neutro, ma elettrone e ione vengono trascinati in direzioni opposte lungo il campo elettrico. Gli elettroni si muovono molto più velocemente e inducono una corrente nei cavi di read-out posti agli estremi della zona di rivelazione.
Questo sistema permette di raggiungere un’elevatissima precisione nella misura delle interazioni che avvengono nel volume di rivelazione, fino a raggiungere la precisione di 1 mm^3.
ICARUS ha già detto la sua sul risultato di OPERA, solo un mese dopo il famigerato annuncio dei neutrini superluminali. Innanzi tutti, i teorici Glashow e Cohen hanno pubblicato su ArXiv un articolo in cui spiegano che, nell’ambito della teoria dei campi, se i neutrini viaggiassero più veloci della luce in un mezzo quale la roccia, dovrebbero emettere radiazione, perdendo energia. ICARUS ha cercato di misurare questo effetto e il risultato, apparso anch’esso su ArXiv, è risultato incompatibile con le osservazioni di OPERA.
Ora ICARUS ha fatto ben di più. In un articolo apparso qualche giorno fa su ArXiv, hanno riprodotto la medesima analisi di OPERA. La cosa particolarmente interessante è che hanno usato gli stessi sistemi di misura temporale installati al LNGS (Laboratorio Nazionale del Gran Sasso) dalla collaborazione di OPERA. Gli eventi utilizzati sono gli stessi che OPERA ha aggiunto per confermare il proprio risultato: una serie di “pacchetti” di neutrini molto più compatti, generati dal CERN ad hoc per migliorare la precisione di misura di questo esperimento.
Dal 31 Ottobre 2011 al 6 Novembre 2011 ICARUS ha raccolto questi neutrini, misurandone la velocità, con la stessa tecnica di OPERA. Ebbene i risultati sono molto chiari! Come si vede dall’immagine qui sotto, la misura di ICARUS (in blu) è perfettamente centrata in zero, ovvero la velocità dei neutrini risulta essere identica alla velocità della luce. Completamente diversa, invece, la misura di OPERA, in rosa nel grafico.
Questa misura viene fuori subito dopo il recente annuncio della collaborazione OPERA, che ha trovato delle possibili fonti di errore nella propria misura. A questo punto tutto sembra portare a credere che la misura iniziale di Opera fosse errata e che i neutrini, per buona pace di Einstein, non hanno ancora battuto il record di velocità della luce. Sarà sicuramente interessante leggere i risultati di OPERA dopo la correzione dei loro errori sistematici, ma diciamo che i fotoni potranno dormire sonni tranquilli, tenendosi ancora stretta la medaglia d’oro come particelle più veloci!
Peccato…. niente velocità di curvatura….signor Sulu, continuare a velocità impulso prego ;-D
Quindi allarme rientrato, per il momento almeno. Ma toglietemi una curiosità: Non è comunque un fatto eccezionale che particelle dotate di massa (per quanto piccolissima) come i neutrini viaggino alla velocità della luce? O sbaglio?
fabio,
i neutrini hanno una massa così piccola che è veramente impossibile per gli strumenti attuali misurare la differenza di velocità che dovrebbero avere se fossero privi di massa. Non si è ancora riusciti a misurare con precisione che massa hanno (di sicuro sotto i 10 eV), ma di certo la loro velocità è così prossima a quella della luce che serviranno strumenti infinitamente più precisi per poterne notare la differenza.
Grazie Eleonora. Avevo lo stesso dubbio di fabio, ma nel timore di scrivere una bestialità mi sono astenuto dal farlo. :D
@sisko: la velocità curvatura è utilizzata da star trek proprio in risposta al fatto che anche nell’universo della serie non si puo’ superare la velocità della luce, se non curvando l’universo, e quindi, in realtà,tecnicamente, anche a velocità curvatura NON si supera la velocità della luce. E’ un errore che fanno molti appassionati di fantascienza :) chiedo scusa per l’OT.
“Glashow e Cohen (…) spiegano che se i neutrini viaggiassero più veloci della luce in un mezzo quale la roccia, dovrebbero emettere radiazione, perdendo energia”.
No, i processi studiati da C&G non hanno a che fare con la particolarità del mezzo (la roccia); si tratta di emissioni che avverrebbero spontaneamente anche nel vuoto, purché la velocità sia superiore a quella della luce, e nel pieno rispetto delle leggi di conservazione. Infatti il loro calcolo considera la propagazione dei neutrini nel vuoto, senza nemmeno considerare la roccia.
Però una discrepanza è ancora presente anche nel risultato di ICARUS: se i neutrini come sembra hanno massa (vedi ‘oscillazioni’, etc) come fanno a viaggiare a velocità luce? Tra l’altro questo fatto era stato in qualche modo confermato anche nel caso della SN1987A, quando fotoni e neutrini erano stati rilevati praticamente in contempotanea dopo 168000 al di viaggio! Quali sono quindi al momento le spiegazioni del fatto che i neutrini sembrano avere massa ma sembrano anche viaggiare a velocità luce? Grazie e saluti.
@Franco Dogliani: vedi commento #3 e #4.
@Franco: massa dei neutrini è talmente piccola che ha un’influenza minima sulla loro velocità, sicuramente non apprezzabile dagli strumenti di ICARUS (e OPERA). Se ICARUS fosse stato in grado di apprezzarla (cioè di rilevare una velocità minore di quella della luce) avremmo avuto, per la prima volta, una determinazione diretta (o quasi) della massa dei neutrini: sarebbe stato il risultato dell’anno. Nonostante tutto, la risoluzione di ICARUS è tale da apprezzare una incompatibilità con OPERA (e una compatibilità con la fisica “standard”) e questo è ampiamente sufficiente per invalidare il risultato di OPERA.
OT.
Ma possono esistere neutrini lenti?
Cioè, queste particelle devono sempre per forza viaggiare a velocità prossima a quella della luce?
compass – Certo. Se i neutrini sono massivi, come è probabile, allora la loro velocità non è una proprietà intrinseca ma dipende dal sistema di riferimento in cui vengono osservati. Puoi dunque parlare di neutrini “lenti” così come di neutrini “fermi”.
Il problema è di natura pratica, perché per produrre un neutrino lento (o fermo) in laboratorio è difficile: i processi che vengono sfruttati per la produzione di neutrini sono processi ad alta energia (che producono particelle veloci). Inoltre, anche se si riuscisse a produrre un neutrino lento, sarebbe quasi impossibile rivelarlo con le tecniche usuali.