mercoledì 28 settembre 2011

Neutrini : molto rumore per nulla ?

Ovviamente se ne parla come della scoperta del secolo.Forse secondo un esperimento di fisica delle particelle effettuato tra il Cern di Ginevra e i laboratori del Gran Sasso, i neutrini potrebbero essere in grado di superare la velocità della luce. La notizia ha fatto il giro del pianeta e provocato grande eccitazione nel mondo della scienza. Il risultato è talmente incredibile da essere stato accolto dalla comunità scientifica con grande scetticismo, tanto che si è ormai scatenata la caccia all'errore. Ma perché gli scienziati hanno così tanta difficoltà ad accettare questi dati? Innanzi tutto un'evidenza di questo genere potrebbe far cadere uno dei pilastri fondamentali su cui si basa la relatività ristretta : l'insuperabilità della velocità della luce. Ma non c'è solo questo.Secondo quanto ha detto al Guardian Subir Sakar, docente di fisica delle particelle all' università di Oxford, questo risultato scombinerebbe la relazione di causalità: “ L'assunto che la causa non possa arrivare dopo l'effetto è assolutamente fondamentale per la nostra concezione di Universo: se salta siamo veramente nei guai”. In effetti l'idea che nulla può viaggiare più veloce della luce nel vuoto rappresenta la pietra angolare della teoria della relatività speciale di Einstein, che assume tale velocità come una costante. Se i neutrini sono più veloci della luce, allora uno dei presupposti fondamentali della scienza, secondo cui le leggi della fisica sono le stesse per tutti gli osservatori, potrebbe essere invalidato.

Tuttavia queste osservazioni riflettono una visione quanto meno “parziale” di tutta la faccenda.

È' noto da tempo che il principio di indeterminazione di Heisenberg mette in crisi soprattutto il concetto di causa. Nella formulazione piú forte del principio di causalità: “se noi conosciamo il presente esattamente possiamo predire il futuro”, è falsa non la conseguenza, ma la premessa. Noi non possiamo in linea di principio conoscere il presente in ogni elemento di determinazione. Perciò ogni osservazione è una selezione da una quantità di possibilità e una limitazione delle possibilità future. Poiché ora il carattere statistico della teoria quantistica è cosí intimamente associato alla inesattezza di tutte le percezioni, si potrebbe essere condotti alla supposizione che al di là del mondo percepito statisticamente si celi ancora un mondo “reale”, nel quale il principio di causalità è valido. La fisica deve descrivere soltanto la connessione formale delle percezioni. Piuttosto si può caratterizzare molto meglio il vero stato della cosa in questo modo : poiché tutti gli esperimenti sono soggetti alle leggi della meccanica quantistica da ciò segue che attraverso la meccanica quantistica viene stabilita definitivamente la nullità del principio di causalità.

Sincronicità è un termine introdotto da Carl Jung nel 1950 per descrivere la contemporaneità di due eventi connessi in maniera a-causale. Coincidenza di due o più eventi a -temporali, quindi non sincroni, legati da un rapporto di analogo contenuto significativo. Jung distingue la sincronicità dal "sincronismo", eventi che accadono simultaneamente, cioè nello stesso tempo, es: ballerini che fanno lo stesso passo con la stessa cadenza simultanemaente, due orologi che segnano lo stesso orario, metronomo e musica che seguono lo stesso ritmo etc…che sono eventi che accadono senza alcuna connessione di significato, sia causale che casuale, perché sono azioni di pura contemporaneità temporale.La sincronicità invece è basata su altri postulati che, nella vita di tutti i giorni, si traducono come: pensare a una persona e poco dopo ricevere una telefonata che ne porta notizie; nominare un numero e vedere passare una macchina con lo stesso numero impresso sulla carrozzeria; leggere una frase che ci colpisce e poco dopo sentircela ripetere da un'altra persona etc.; che talvolta danno la netta impressione d'essere accadimenti precognitivi legati a una sorta di chiaroveggenza interiore, come se questi segnali fossero disseminati ad arte sul nostro percorso quotidiano per "comunicare qualcosa che riguarda solo noi stessi e il nostro colloquio interiore". Una sorta di risposta esterna, affermativa o negativa, oggettivamente impersonale e simbolicamente rappresentata.
In analogia alla causalità che agisce in direzione della progressione del tempo e mette in connessione due fenomeni che accadono nello stesso spazio in tempi diversi, viene ipotizzata l'esistenza di un principio che mette in connessione due fenomeni che accadono nello stesso tempo ma in spazi diversi. Praticamente viene ipotizzato che al fianco del logico svolgimento di un atto conforme al principio in cui in tempi diversi accadono avvenimenti provocati da una causa, ne esista un altro in cui accadono avvenimenti nello stesso tempo ma in due spazi diversi perché, essendo casuali, non sono direttamente provocati da un effetto, corrispondendo per cui perfettamente al principio di a-temporalità.

In fisica le particelle vengono usualmente trattate come funzione d'onda che si evolve secondo l'equazione di Schrödinger. In particolare il principio di sovrapposizione gioca un ruolo fondamentale nella spiegazione di tutti i fenomeni di interferenza osservati. Tuttavia questo comportamento è in contrasto con la meccanica classica: a livello macroscopico, infatti, non è possibile osservare una sovrapposizione di stati distinti. Un esempio ben noto è fornito dal paradosso del gatto di Schrödinger: un gatto (come qualsiasi essere vivente) non può essere contemporaneamente vivo e morto. Sorge quindi una domanda: esiste una separazione tra regime quantistico e regime classico? L'interpretazione di Copenaghen suggerisce una risposta affermativa: effettuare una misura su un sistema quantistico equivale a renderlo osservabile, quindi "classico". Ad esempio, se in un esperimento della doppia fenditura si osserva la traiettoria di una particella, l'interferenza viene distrutta (principio di complementarità). Il meccanismo responsabile di questo fenomeno prende il nome di collasso della funzione d'onda e venne introdotto da Von Neumann.
Tuttavia, se esiste, un confine tra quantistico e classico non è affatto chiaro dove vada tracciato - né perché esso esista: il collasso della funzione d'onda viene solo postulato. Questi problemi vengono affrontati dalla teoria della decoerenza, la cui idea di base è la seguente: le leggi della meccanica quantistica, a partire dall'equazione di Schrödinger, che si applicano a sistemi isolati - in linea di principio, si applicano anche a quelli macroscopici. Quando un sistema quantistico non è isolato dall'esterno - ad esempio durante una misura - esso diventa entangled con l'ambiente (trattato anch'esso quantisticamente); questo fatto, secondo la teoria, ha conseguenze cruciali sul mantenimento della coerenza.
In particolare, se il sistema viene preparato in una
sovrapposizione coerente di stati, l'entanglement con l'ambiente porta alla perdita di coerenza tra le differenti parti della funzione d'onda che corrispondono agli stati sovrapposti. Dopo un tempo di decoerenza caratteristico, il sistema non è più in una sovrapposizione di stati, bensì in una miscela statistica.
Secondo la teoria, la differenza tra sistemi microscopici e macroscopici sta nel fatto che se i primi si possono isolare bene dall'esterno (cioè la coerenza si mantiene facilmente per un tempo sufficientemente "lungo"), lo stesso non si può dire per i secondi, per i quali invece si deve inevitabilmente tener conto dell'interazione con l'ambiente. Di conseguenza è praticamente impossibile osservare sovrapposizioni di stati macroscopicamente distinti, perché se anche si riuscisse a prepararle (cosa in sé difficile, anche se non vietata dalla teoria) avrebbero una durata troppo breve.

Tornando, allora, ai neutrini, alla causalità e alla velocità della luce il problema sta proprio nell’interpretazione del concetto di tempo.
Uno dei piu’ grandi errori della fisica teorica, infatti, è stato quello di considerare il tempo una grandezza fisica “reale” e non la semplice percezione/misurazione di variazioni di stato della materia da parte dell’uomo. Cio’ ha portato erroneamente a credere che il tempo potesse essere “strapazzato” (contratto o dilatato) come se fosse un pezzo di materia. E si che riescie difficile immaginare di poter contrarre o dilatare una lunghezza e, quindi, una distanza tra punti materiali (che, peraltro, esistono solo nella teoria matematico –geometrica e non nella realtà fisica) senza che questa successione di “non punti” sia a sua volta materia, ma il tempo proprio no…E’ un’astrazione, un concetto mentale, peraltro soggettivo o, per dirla alla Einstein, relativo. L’intera struttura dello spazio-tempo è una semplice astrazione matematica e non una realtà fisica. Cio’ che esiste realmente è solo materia in cui il nesso causa effetto degli eventi è preservato dall’essere tale materia un "continuo" fisico a-temporale. Gli esperimenti “entanglement” svolti negli anni 80 da Alain Aspect accreditano fortemente tale ipotesi.


In tale struttura la velocità non è altro che variazione della funzione di stato della materia in un normale spazio euclideo a sua volta materiale e a temporale.

Ma allora che è successo realmente tra il CERN e il Gran Sasso ? Semplicemente i neutrini potrebbero aver percorso una scorciatoia e, cioe', un segmento circolare che sottende l'arco di curva teorico che avrebbero percorso i fotoni.
Consideriamo la corda di lunghezza pari a 730 Km dell’arco del segmento circolare che distanzia i laboratori del CERN e del Gran Sasso. Con semplici considerazioni trigonometriche, dato approssimativamente R = 6.378 Km il raggio della Terra, l'angolo al centro teta è pari a 0,114 rad.
L'anticipo (presunto) dei neutrini rispetto ai fotoni è di circa delta t = 60 ns = 60 10^-9 sec, che si traduce in una "luce" al fotofinish di delta s = 300.000.000 m/sec x delta t = 18 metri circa. Ammettendo che il neutrino possa al massimo eguagliare la velocità luce, ma non superarla, i 18 metri sarebbero l’accorciamento della corda. L'angolo di deflessione relativistica gravitazionale della luce, in radianti puo' essere assunta pari a
:phi = 4* (G M/c^2)/R = 4 * 6.67e-11*5.97e24/(9.00e16*6.37e6) = 2.78e-9 rad. Per avere la deviazione in metri sul punto di arrivo basta propagare linearmente questa deflessione sulla distanza di 732 km, ottenendo : 2e-9*1e6 = 2e-3 m = 2 millimetri circa. Propagando la deflessione solo su 18 metri si otterrebbe uno scarto dalla geodetica naturale di circa 5 e-5 mm. Si tratterebbe, allora, di verificare l’ipotesi di traiettorie tra due punti in uno spazio tempo curvo piu’ brevi di una geodetica sfruttando l'alta capacità di penetrazione dei neutrini nella materia.Per fare cio’ occorre spararli non ad “alzo zero”, ma con un’inclinazione negativa opportunamente calcolata.
"Sulla carta" l'inclinazione negativa che il fascio di neutrini dovrebbe avere per percorrere la corda rettilinea del segmento circolare dovrebbe essere di circa 3,29 gradi (metà dell'angolo al centro), rispetto al piano tangente alla traiettoria "naturale" curva che percorerrebbe se fosse sparato ad alzo zero. Con tale inclinazione la pendenza di un tunnel "ideale" rispetto al piano orizzontale (piano tangente all'arco di curva nel punto di imbocco) scavato nella Terra sarebbe del 5,7 % circa. Questa traiettoria è proprio la corda che, per chi dovesse "scavarla" effettivamente, sarebbe una sella (avremmo una "discesa" e una "risalita" per risbucare in superficie, in quanto dovremmo fare i conti con la forza di gravita'), ma dal punto di vista puramente geometrico (ed euclideo), la corda sarebbe proprio un segmento di retta, con uno scostamento di un paio di mm dalla geodetica "naturale" ; in ogni caso il neutrino avrebbe fatto qualcosa che non è previsto dalla teoria anche senza superare la velocità della luce. Cio' significa anche che accelerando a lungo si puo' pensare di "scavare" un tunnel che "taglia" la strada percorsa dalla radiazione e.m....In pratica attraversare uno spazio "fisico" tridimensionale euclideo passando "sotto" le traiettorie geodetiche luce impresse dalla gravità che, pertanto, non sarebbero piu' le linee di minima distanza tra punti e, magari, raggiungere le stelle piu' rapidamente di quanto finora si potesse pensare.



Stefano Gusman

12 commenti:

  1. Gentile Signor Gusman , sono Alessiani Giacomo.
    Avrei tre argomenti.
    Il primo : è possibile che la relatività speciale esca rafforzata dal fatto che i neutrini sono più veloci della luce ?
    Intendo , il modello concettuale può sopravvivere anche se il riferimento viene sostituito da un nuovo "messaggero" ?
    Il secondo : cosa ne sarà dei fenomeni "entanglement" ora che una variabile , non "nascosta" ma totalmente inattesa, è emersa ?
    Sarà possibile con le proprietà dei neutrini venire a capo dei fenomeni "paradossali" osservati nell' infinitamente piccolo ?
    Il terzo : se al posto delle varie velocità di fenomeni come i fotoni si prendesse a riferimento della relatività un ' altro tipo di fenomeno?
    Io lo avrei anche individuato : Il punto di collasso tra materia e antimateria.
    Nella annichilazione elettroni positroni si osservano l' emersione di due o anche tre fotoni gamma. Perché non usare questi "incroci" come riferimenti? Sembra infattiche l' universo ne è pieno.
    Affiderei a tali incroci anche la responsabilità del principio di equivalenza. E dato che in quei punti la materia e l' anti-materia scompaiono, anche una sorta di "adimensionalità".
    A questo punto un luogo adimensionale disseminato fitto-fitto nell' universo trasforma la "realtà" in un luogo dominato da codici o messaggi da punto a punto ( gli incroci).
    In questa versione la eventuale velocità di scambio delle informazioni non corrompe il modello stesso ed il tempo viene semplicemente sostituito dalla sincronia.
    Potrebbe funzionare ?

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  2. Sig. Alessiani buongiorno.
    Cerco di rispondere alle sue - non semplici - domande.
    1. Per quanto riguarda la RS mi pare che nulla cambi in quanto le formule di Lorentz sono legate alla velocità della luce. Dal punto di vista, invece, concettuale il fatto che delle particelle massive viaggino a velocità superiori a quella della luce indica, sempre a mio modesto parere, che probabilmente anche i fotoni possiedono massa inerziale e, pertanto, possono a buon diritto essere considerati materia a tutti gli effetti.
    2. La fenomenologia entanglement è, secondo me, legata al fatto che esiste una realtà fisica a temporale e, quindi, eventi distanti possono essere istantaneamente complementari...Una sorta di quarta dimensione, non temporale, ma spaziale, in cui le tre dimensioni spaziali da noi percepite sono collegate.
    3 Questo è un punto molto interessante che La incoraggio a sviluppare. Esiste un poco noto diagramma di Feynman che descrive proprio l'interazione anelastica tra fotoni gamma ad alta energia con creazione e successivo annichilamento di coppie elettrone - positrone che danno origine a una nuova coppia di fotoni...Si che potrebbe funzionare....Il termine sincronia va benissimo...Potrebbe indicare quel legame instaurato nella quarta dimensione dello spazio che si esplica nelle altre tre come correlazione che, agli occhi degli osservatori, appare come azione istantanea a distanza...

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  3. Gentile Signor Gusman, GRAZIE per aver risposto ai miei argomenti.
    Credo che il quadro completo della mia congettura mi impegnerà a fondo.
    Inoltre, se ha notato, sto trattando le reazioni subnucleari come fossero reazioni "chimiche", cioé con il loro tasso di reversibilità, una forzatura non gratuita secondo me.
    Del diagramma di Feynman citato,però, non ne sapevo davvero nulla! E' stata una sorpresa. Dove posso trovarlo, ? (anche in Inglese va bene)
    Io ho provato anche a leggere i pre-print degli esperimenti LEP .......e la vedo dura.
    Comunque , sinceramente grazie per l' incoraggiamento e ancora complimenti per i temi affrontati nel Blog.

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  4. Grazie a lei sig. Alessiani. Mi interessa molto il discorso sul tasso di reversibilità...Mi tenga informato perchè ho il sospetto che alcuni aspetti dell'evoluzione delle reazioni termochimiche andrebbero rivisti alla luce di cio' che ci siamo detti sul tempo.
    Quanto al diagramma di Feynman questo è il riferimento da me acquisito :
    http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2006/Ucau060415d002/
    Non si meravigli di non averne mai sentito parlare....Vale lo stesso per molti "addetti ai lavori" specializzati solo un un settore...Un altro dei grossi problemi della ricerca, al giorno d'oggi, è proprio il lavoro a "compartimenti stagni" con la conseguente mancanza di una visione d'insieme. Io ho l'impressione che molto sia già stato scoperto e che nessuno se ne sia accorto...
    Buon lavoro e a risentirci presto.
    SG

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  5. Gentile signor Gusman, mi permetto di farle alcune domande, che da tempo mi 'frullano' per la testa. Non posso però esimermi da rivolgerLe i miei complimenti per il lavoro sin qui svolto, tra tanta caciara e pressapochismo.

    1. Il mio concittadino tempo fa scomparso, professor Fantappiè, rifece tutti i calcoli della relativita generale e ristretta del furbo doktor Einstein (la parte matematica delle teorie fu eseguita da un matematico italiano), il Fantappiè la trovò artificiosa e più simile ad un elegante centone fisico-filosofico che ad una teoria con tutti i crismi della scienza. Indubbiamente l'Einstein godette di una pubblicità assordante per l'epoca e, ancor oggi, è considerato il simbolo dello scienziato. Lei sa bene che la scienza non è una porta aperta, ma spesso una roccaforte difesa da potentati finanziari, militari e, infine, accademici, per cui, una teoria che malgrado il tempo, tale rimane, se utile ad interessi non sempre conciliabili con la ricerca pura, diventa legge assodata. I recenti esperimenti fatti dal gruppo che opera sotto il Gran Sasso, non sono gli unici, ma un ulteriore sasso gettato in piccionaia, leggi teoria della relatività. La domanda, infine, è questa: Majorana già compì studi sul neutrino, e tutto lascia intendere che seppur senza i mezzi tecnici necessari, ma con spirito investigativo matematico e fisico, comprese l'importanza vitale di questa particella. Ettore Majorana non fu un sostenitore della teoria einsteniana, come il primo Fermi (ho documentazione che lo conferma) del resto, e già all'epoca quindi, vi fu un acceso dibattito negli ambienti scientifici, poi il tam tam mediatico, i forti padrini dell'Alberto, azzittarono le voci fuori dal coro. Negli anni trenta vi furono le confutazioni ben assestata ad Einstein, il quale vinse su tutti non per intrinseca forza della sua teoria, ma per la sbornia collettiva su di una nuova visione della realtà. Cosa ne pensa?
    2. I quasar quando furono osservati - le fonti radio quasi stellari - risultarono viaggiare a medie di crociera ben superiori a quella presunta insuperabile della luce. La notizia fu divulgata da organi seri per addetti ai lavori, come mai poi passarono in cavalleria?

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  6. Gentile sig. Ciccarella.
    Per quanto riguarda i punti 1 e 2 La rimando a chi ha studiato seriamente tali questioni
    1 http://www.cartesio-episteme.net/ep8/majorana-price.htm
    2 http://www.cartesio-episteme.net/ep8/Bolognesi.htm
    Nel ringraziarLa per i complimenti faccio qualche considerazione generale.
    I problemi già rilevati dalle osservazioni di corpi celesti lontani (e dico osservazioni comprovate anche da evidenze fotografiche che troverà nel link che le ho indicato) dell'astronomo astrofisico Halton Harp, da tempo avrebbero dovuto far sorgere sospetti sall'interpretazione del red shift cosmolgico...Eppure, come Lei giustamente dice, sono passate in cavalleria....Adesso tanto smarrimento per i neutrini, quando di per se la teoria che spiega la gravità con la curvatura dello spazio - tempo è' logicamente e fisicamente del tutto "irricevibile", nonchè del tutto male interpretata per quelli che sono gli stessi sviluppi matematici nel passaggio da RS a RG e, quindi, da sistemi in moto relativo inerziale a sistemi in moto relativo non inerziale (relativo e non assoluto). La MQ basata su particelle localizzate è pure logicamente improponibile perchè viola leggi (conservazione della quantità di moto) che sono valide anche a scale quantistiche ; eppure da tempo l'ipotesi di De Broglie sulla natura ondulatoria della materia è universalmente accettata dalla Comunità Scientifica...Cos'altro dovrei aggiungere alle Sue giuste osservazioni? Personalmente preferisco non fare "dietrologia" e non aggiungermi al coro del : "io lo avevo detto" anche perchè, come avrà notato, con la storia dei neutrini si è creata una situazione di "tutti contro tutti" che è anche un po' grottesca....Nel mio piccolo mi piace pensare - e il Suo apprrezzamento mi conforta in cio' - di contribuire a far ragionare con la propria testa chi ha, come me, la passione per questi argomenti e a non accetta in maniera acritica un nozionismo di maniera frutto spesso di "scientismo" autoreferenziale di pochi "parrucconi" come ultimamente e, secondo me, giustamente ha fatto notare Antonio Zichichi.
    Un saluto
    SG

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  7. Ciao Marius,
    mi sono permesso di invitare il signor Giordano al tuo sito, pensando di fare cosa gradita.
    A proposito delle idee qui esposte in merito alla R.G. perchè non pensare ad un mix tra curvatura dello spazio, proprietà attrattiva intrinseca della massa e, perche no, anche pressione di radiazione? Questo perchè esistono delle evidenze sperimentali che possono far pensare alternativamente alle diverse spiegazioni. Per quanto riguarda il "tempo" il problema, a mio avviso, nasce dalla difficoltà di razionalizzare una situazione essenzialmente a "quattro dimensioni". A tre dimensioni si verifica un paradosso concettuale: non possiamo avere nello stesso punto un "tempo diverso" a seconda del sistema di riferimento...

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  8. Hai fatto benissimo Gaetano.
    Io sono del parere che la soluzione piu' semplice è quella esatta e per questo mi piace pensare che tutto si risolva nelle tre dimensioni dello spazio da noi percepite.
    Potresti provare a buttargiu' qualcosa in merito alle tue idee...Mi mandi un abstract via mail, magari ne discutiamo e poi, se sei d'accordo, la pubblico nella pagina degli ospiti come ho fatto per il post di Giordano...Facciamo un po' di brain storming :-)
    Ciao.

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  9. voglio l'auto, gia' me la immagino, il modello, il colore, ecc. mi metto a lavorare per comprarla.
    uno da fuori vede che una causa, il mio lavoro, ha generato l'effetto, mi sono comprato l'auto. io pero' in precedenza quello stesso effetto l'avevo gia' immaginato e io col mio pensiero faccio parte della realta'.

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  10. Ciao Indopama.
    Temo di non aver capito.

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  11. Non bisognava attendere conferma di una notizia del genere, su particelle più veloci della luce!!!
    La notizia andava bocciata subito, come io ho fatto!
    E l'ho fatto grazie alla mia conoscenza dell'elettromagnetismo.

    http://www.fisicamente.net/portale/modules/news2/article.php?storyid=2393

    Saluti.

    Leo.

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  12. Gentile sig.Gusman.
    Vorrei farLe(da semplice appassionato in materia)soltanto una domanda:cosa c'è di vero nel presunto esperimento dove (si racconta!)successe "il grande ed impressionante fenomeno di tutta la storia della Scienza" e cioè che 2 elettroni accoppiati sono stati separati a Roma all'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ed uno dei 2 elettroni e' stato portato in un contenitore magnetico con determinati accorgimenti al Centro Europeo di Ricerche Nucleari (CERN) di Ginevra, da cui poi sarebbe emerso il fenomeno dell'entanglement?.Sono cose veritiere,o sono soltanto notizie gonfiate da chi e a cui faceva comodo?...in rete non sono riuscito a trovare risposte da fonti ufficiali ne tantomeno smentite da chichessia...Lei cosa ne pensa?.
    Grazie in anticipo per una Sua eventuale risposta.
    Saluti.

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