NEUTRINI PIÙ VELOCI DELLA LUCE DAL CERN AL LABORATORIO NAZIONALE DEL GRAN SASSO?

L’Aquila, 26/09/2011 - Neutrini più veloci della luce dal Cern di Ginevra all’esperimento Opera nel Laboratorio Nazionale del Gran Sasso? Il pilastro della Relatività di Einstein è forse in pericolo per un livello statistico 6-sigma? Esiste una possibilità su 506.707.346 che i dati di Opera siano sbagliati. Sessanta nanosecondi ci separano dalla Rivoluzione scientifica del XXI Secolo. La perplessità degli scienziati e il sensazionalismo mediatico. Perché non è stata intrapresa la via ufficiale per la comunicazione scientifica della scoperta?
La prudenza è d’obbligo prima di mettere definitivamente in soffitta Albert Einstein che ha ancora molte carte da giocare con la sua Relatività. D’altra parte risultati così eccezionali richiedono prove altrettanto eccezionali e l’evidenza del fantastico richiede verifiche altrettanto fantastiche, parafrasando Carl Sagan. Forse, la Relatività ne uscirà più rafforzata di quanto finora pensato. Nel frattempo, in tutto il mondo, i fisici chiedono di replicare l’esperimento con una montagna come il Gran Sasso d’Italia.

(di Nicola Facciolini)

E che Opera! Sessanta nanosecondi separano gli scienziati Infn dalla Rivoluzione scientifica del XXI Secolo. Sessanta nanosecondi dalla gloria del Cern di Ginevra e del Laboratorio Nazionale del Gran Sasso dell’Infn fondato nel 1979 dal professor Antonino Zichichi. Confesso di essermi rifugiato nel mio bunker anti-atomico, staccando tv, computer, radio e I-pod, appresa dalla Reuters Science (giovedì 22 settembre 2011, fonte: arxiv.org) la notizia esplosiva, annunciata dal Cern Ginevra, del presunto superamento della velocità della luce da parte del flusso dei neutrini artificiali sparati sull’esperimento Opera sotto il Gran Sasso. Le informazioni avevano raggiunto frequenze talmente parossistiche, al di là di ogni immaginazione su Internet, da impedire qualsiasi riflessione e lettura obiettiva dell’evento. Che richiederà decenni di verifiche sperimentali e di elaborazioni matematiche.

Lo sapevamo. Dal Laboratorio Nazionale del Gran Sasso dell’Infn, prima o poi, sarebbe nata la nuova Fisica del Neutrino. Ma, francamente, tutto potevamo immaginare fuorché la fine (da molti preconizzata e già data per certa) della velocità assoluta della luce, una delle colonne portanti della Relatività, del Big Bang, del Modello Standard, delle stringe cosmiche ancestrali, della materia e dell’energia oscure, di ciò che osserviamo con i telescopi spaziali, di ciò che osserveremo e di chi più ne ha più ne metta. La cultura sarà in grado assorbire il colpo? A proposito, che cosa è stata infranta davvero? La barriera della luce o la nostra stessa percezione della struttura dell’Universo e quindi dello spazio-tempo in cui viviamo? I risultati di Opera non convincono la comunità scientifica internazionale. Non tutti hanno firmato al Cern. È normale, non è un giallo.

 Le oltre 15mila osservazioni-evento misurate al Gran Sasso avrebbero dovuto affrontare le “forche caudine” dei canali ufficiali, secondo i canoni normali della Scienza e non secondo le esigenze dei media internazionali. La conferenza stampa al Cern, poi, non ha convinto più di tanto. Dire che i neutrini viaggiano alla velocità di venti parti per milione superiore a quella della luce, insomma che arrivano prima dei fotoni, è certamente elettrizzante perché, oltre a far pensare ai motori di curvatura di Star Trek, giunge dal famoso “totalmente inatteso”. Il proverbiale “vaso di Pandora” da cui possono scaturire inaspettatamente, nel bene e nel male, le più incredibili scoperte dell’umanità. Ma, date le conseguenze che personalmente reputo assolutamente rilevanti sotto il profilo scientifico e filosofico, i nostri scienziati del Progetto CNGS avrebbero dovuto seguire i normali protocolli scientifici ufficiali per la conferma preventiva (non a posteriori) della presunta scoperta. Mi rendo perfettamente conto delle dinamiche psico-sociali nella quali siamo immersi e delle richieste, (pressioni dei media, dei politici?) a volte impossibili, a un mondo delle Scienza che forse, alcuni pensano, è in grado di risolvere la crisi economico-finanziaria mondiale. Senza parlare della fortissima concorrenza scientifica internazionale.

Ma ormai bisogna lavorare tutti insieme per il progresso dell’umanità nella ricerca della verità, procedendo di verifica in verifica, da un esperimento all’altro, senza accelerazioni dagli incerti “effetti” probabilmente assai poco rassicuranti come la notizia trasmessa all’universo mondo. Non abbiamo ancora una matematica talmente evoluta da capire l’entità del fenomeno effettivamente osservato. La decisione del team Opera di by-passare i canali della pubblicazione scientifica stupisce e meraviglia quanto la scoperta stessa (arxiv.org). Alla sorpresa si aggiunge ora il dubbio di quanti credono sia stata venduta la pelle dell’orso prima del tempo. È vero. Gli scienziati parlano di “anomalia” nei dati di Opera, di “risultati apparentemente incredibili”. Però poi tengono a precisare che gli errori di misura sono marginali. È buona prassi scientifica, quale atto di suprema umiltà intellettuale, al di sopra di ogni ragionevole dubbio, spiegare alle persone che le famose misure indipendenti non sono immediatamente e facilmente realizzabili. Perché si dovrà riprodurre alla lettera l’esperimento CNGS con i suoi 730 Km di tunnel, la sua montagna stile Gran Sasso con il suo laboratorio.

 Dove? Pena il fallimento a favore di una spiegazione più mondana del fenomeno effettivamente osservato. Insomma oggi l’esperimento Cngs è più simile solo a se stesso che all’immagine sfocata di un’approssimazione statistica. Ricordiamo che il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso è unico al mondo. Il team Opera ha certamente invitato la comunità scientifica internazionale ad effettuare tutte verifiche del caso, a cominciare dalle misure di alta precisione della distanza tra il Laboratorio del Gran Sasso e il cannone ginevrino che ha sparato i neutrini dal Cern e del preciso istante di partenza del flusso di particelle subnucleari. Sembra facile ma non lo è affatto. Perché la reale posizione di Opera è frutto di una delicatissima triangolazione Gps.

Qui l’errore dev’essere necessariamente infinitesimale altrimenti la corretta valutazione del tempo di volo-record dei neutrini, seppur tarato sulle misure effettuate da sofisticati orologi atomici svizzeri, “salta” totalmente. Ora, la distanza tra il cannone neutrinico e Opera, è stata misurata con un errore spaziale di 20 centimetri sui 730 Km di percorso e con un errore temporale di soli 10 nanosecondi. Sebbene nessuno metta in discussione le misure estremamente precise di Opera, il “castello” si regge sulla sottile gamba dell’errore spazio-temporale. È sull’errore sistematico che ci si gioca la scoperta in grado di sconvolgere tutta la nostra realtà. Anche qui vale l’insegnamento degli antichi saggi, indipendentemente dalla propria fede religiosa. Può l’Uomo oggi comprendere la portata reale di una tale scoperta? Dove ci condurrà? La Scienza al servizio dell’Uomo, è l’unica via praticabile come insegna il Santo Padre Giovanni Paolo II. Non vediamo alternative. Pena il ritorno agli spettri delle torri d’avorio e della caccia alle streghe del passato. Queste conoscenze, una volta verificate come effettivamente vere, vanno condivise con tutti, senza segreti. Il grande successo di Opera (2010) sull’oscillazione del neutrino è sotto gli occhi di tutti.

Le reazioni del mondo scientifico non si sono fatte aspettare perché il 22 settembre 2011 è una data storica non soltanto per la Fisica. Sul Guardian, Subir Sakar, docente di fisica delle particelle all’Università di Oxford, ammette che questi dati scombinano la relazione di causalità:“L’assunto che la causa non possa arrivare dopo l’effetto è assolutamente fondamentale per la nostra concezione dell’Universo: se salta siamo veramente nei guai”. Irisultati dell’esperimento Opera non sembrano essere coerenti neppure con quello che si sapeva dei neutrini. Che, come sappiamo, oscillano perchè sono dotati di una piccolissima massa a differenza dei fotoni privi di massa. Opera oggi ci dice che i neutrini possono precedere la luce. Non quella generata dalla famosa esplosione della supernova 1987A, All’epoca quei neutrino raggiunsero i rilevatori sulla Terra solo tre ore prima che fosse possibile osservare i fotoni dell’evento prodotti dal lampo stellare decine di migliaia di anni fa. Si sa che i neutrini non interagiscono facilmente con la materia, anzi superano indisturbati i detriti e le polveri interstellare. Ci attraversano indisturbati da tutte le direzioni.

Quelli emessi dal nucleo della stella morente, anche ore prima dell’evento di supernova 1987A, avrebbero dovuto raggiungere il nostro pianeta con largo anticipo sui fotoni. Così non è stato. Ben Still, ricercatore in fisica delle particelle all’esperimento T2K in Giappone, ha calcolato che, data la grande distanza tra la Terra e la supernova 1987A, se effettivamente i neutrini prodotti dall’esplosione avessero viaggiato alla velocità registrata dall’esperimento del Cern, avrebbero dovuto precedere i fotoni corrispondenti di 4,14 anni e non semplicemente di qualche ora. Qualcuno potrebbe obiettare che stiamo parlando di neutrini prodotti artificialmente dall’uomo al Cern di Ginevra. Non di neutrini naturali stellari. Nella fisica quantistica però non si scherza. L’osservatore modifica l’evento osservato. Le inesattezze nelle rilevazioni italiane potrebbero, quindi, essere di tre tipi: nella misura del tempo di volo dei neutrini; della distanza tra i due laboratori e nella determinazione del momento esatto in cui il flusso delle particelle-madri e dei neutrini superstiti, è stato creato. Il tempo di volo dei neutrini è il fattore misurato con più sicurezza dagli orologi atomici usati dagli scienziati, che possono misurare il tempo con un errore di un secondo su 30 milioni di anni. Per sicurezza il team CNGS si è avvalso della collaborazione di due diverse équipe di metrologi, uno tedesco ed uno svizzero. C’è poi la misura della distanza. Questa potrebbe creare grossi problemi al team CNGS. Il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso dell’Infn si trova 1.400 metri sotto il Monte Aquila, tra le province di Teramo e L’Aquila in Abruzzo. La sua posizione può essere calcolata solo in via indiretta, tramite una triangolazione di segnali Gps. Ora, secondo i ricercatori la distanza percorsa dai neutrini da Ginevra all'Appennino potrebbe allontanarsi da quella stimata (730.534,61 metri) di al massimo 20 centimetri. “Il momento esatto della creazione del fascio di neutrini è invece forse la cosa più difficile da misurare – ha detto Rob Plunkett del Fermilab di Batavia sul New Scientist – perché non ci sono rilevatori di neutrini in uscita nei laboratori del Cern di Ginevra. L’unico modo di calcolare questo istante è quello di estrapolarlo dai dati relativi ai fasci di protoni che producono i neutrini in Svizzera e dalla distribuzione dei dati raccolti al loro arrivo al Gran Sasso”.

Il fisico Jon Butterworth, docente all’University College of London in un articolo sul Guardian ammette “di aver pensato, alla lettura della notizia, che l'esperimento dovesse contenere un errore”. Ma aggiunge che “sarebbe ingiusto fare con leggerezza dichiarazioni così dure sul lavoro di anni di un nutrito team di professionisti, senza perlomeno leggere attentamente lo studio e aspettare ulteriori conferme o smentite da altri gruppi di ricerca”. Altri scienziati hanno rilasciato dichiarazioni sicuramente più pessimistiche. “L’esperimento potrebbe essere corretto e il risultato possibile, ma diciamo che è più probabile che ci sia qualche errore che è sfuggito ai ricercatori” – ha detto Jim Al-Khalili, docente alla University of Surrey sul Guardian. “Ma per farvi capire come la penso su tutta questa storia – ha aggiunto lo scienziato – la metterò così: se dovesse venir fuori che i dati del Cern sono corretti e che effettivamente i neutrini possono superare la velocità della luce, giuro di mangiare i miei boxer in diretta tv”. Il pilastro della Relatività di Einstein è forse in pericolo? C’è una possibilità su 506.707.346 che i dati di Opera siano sbagliati.

Insomma, 60 nanosecondi ci separano alla Rivoluzione scientifica del XXI Secolo. I neutrini, infatti, tanto hanno impiegato per raggiungere l’esperimento Opera sotto il Gran Sasso, battendo i fotoni con un alto livello di affidabilità statistica, dichiarata dal team Cngs in 6-sigma. Il livello che indica la quasi totale certezza del risultato. Più è alto il numero sigma, più vicini siamo alla verità. Già con un livello 5-sigma, equivalente a una possibilità su 1.744.278 che il risultato dell’esperimento sia sbagliato, raggiunto altre volte al Gran Sasso, si può annunciare una scoperta scientific. Or ail livello 6-sigma è una possibilità ancora più convincente, più elevata, pari appunto a una negativa su 506,797,346 positive che si possa stappare lo Champagne. Chi vorrà farlo davvero? La prudenza è d’obbligo prima di mettere definitivamente in soffitta Albert Einstein che ha ancora molte carte da giocare con la sua Relatività. D’altra parte risultati così eccezionali richiedono prove altrettanto eccezionali e l’evidenza del fantastico richiede verifiche altrettanto fantastiche, parafrasando Carl Sagan. Forse, la Relatività ne uscirà più rafforzata di quanto finora pensato. Nel frattempo, in tutto il mondo, i fisici chiedono di replicare l’esperimento con una montagna come il Gran Sasso d’Italia, un tunnel, un cannone neutrinico come quello del Cern di Ginevra e un laboratorio sotterraneo simile al nostro.
© Nicola Facciolini