All'inizio di quest'anno, un team internazionale di scienziati ha annunciato di aver trovato neutrini - particelle minuscole con una massa ugualmente minuscola ma diversa da zero - che viaggiano più velocemente della velocità della luce. Un fisico che rispose alla chiamata era il dottor Ramanath Cowsik. Ha trovato un difetto potenzialmente fatale nell'esperimento che ha sfidato l'esistenza di neutrini più veloci di quelli leggeri.
I neutrini superluminali (più veloci della luce) sono stati il risultato dell'esperimento OPERA, una collaborazione tra il laboratorio di fisica del CERN a Ginevra, in Svizzera, e i Laboratori Nazionali del Gran Sasso a Gran Sasso, in Italia.
L'esperimento ha cronometrato i neutrini mentre percorrevano 730 chilometri (circa 450 miglia) attraverso la Terra dal loro punto di origine al CERN fino a un rivelatore nel Gran Sasso. Il team è rimasto scioccato nello scoprire che i neutrini sono arrivati al Gran Sasso 60 nanosecondi prima di quanto avrebbero fatto se viaggiassero alla velocità della luce nel vuoto. In breve, sembravano essere superluminali.
Questo risultato ha creato un problema per la fisica o una svolta. Secondo la teoria della relatività speciale di Einstein, qualsiasi particella con massa può avvicinarsi alla velocità della luce ma non può raggiungerla. Poiché i neutrini hanno massa, i neutrini superluminali non dovrebbero esistere. Ma, in qualche modo, lo hanno fatto.
Ma Cowsik ha messo in dubbio la genesi dei neutrini. Gli esperimenti OPERA hanno generato neutrini sbattendo i protoni in un bersaglio fermo. Ciò ha prodotto un impulso di pioni, particelle instabili che sono state focalizzate magneticamente in un tunnel in cui sono decomposte in neutrini e muoni (un'altra minuscola particella elementare). I muoni non andarono mai oltre il tunnel, ma i neutrini, che possono scivolare attraverso la materia come se un fantasma attraversasse un muro, continuarono a dirigersi verso il Gran Sasso.
Cowsik e il suo team hanno esaminato attentamente questo primo passo dell'esperimento OPERA. Hanno studiato se "il decadimento dei pioni produrrebbe neutrini superluminali, supponendo che energia e quantità di moto siano conservate", ha detto. I neutrini di OPERA avevano molta energia ma pochissima massa, quindi la domanda era se potevano davvero muoversi più velocemente della luce.
Ciò che Cowsik e il suo team hanno scoperto è che se i neutrini prodotti da un decadimento del pione viaggiassero più velocemente della luce, la vita del pione si allungherebbe e ogni neutrino porterebbe una frazione minore dell'energia che condivide con il muone. Nell'attuale quadro della fisica, i neutrini superluminali sarebbero molto difficili da produrre. "Per di più", spiega Cowsik, "queste difficoltà aumenterebbero solo con l'aumentare dell'energia del pione.
C'è un controllo sperimentale delle conclusioni teoriche di Cowsik. Il metodo del CERN per produrre neutrini è duplicato naturalmente quando i raggi cosmici colpiscono l'atmosfera terrestre. Viene istituito un osservatorio chiamato IceCube per osservare questi neutrini presenti in natura in Antartide; quando i neutrini si scontrano con altre particelle, generano muoni che lasciano tracce di lampi di luce mentre attraversano un blocco spesso di quasi 2,5 chilometri (1,5 miglia) di ghiaccio chiaro.
IceCube ha rilevato neutrini con energia 10.000 volte superiore a qualsiasi altro generato nell'ambito dell'esperimento OPERA, portando Cowsik a concludere che i loro pioni genitori devono avere livelli di energia corrispondenti elevati. I calcoli della sua squadra basati sulle leggi sulla conservazione dell'energia e della quantità di moto hanno rivelato che la durata di vita di quei pioni dovrebbe essere troppo lunga per decadere in neutrini superluminali.
Come spiega Cowsik, il rilevamento da parte di IceCube di neutrini ad alta energia è indicativo del decadimento dei pioni secondo le idee standard della fisica, ma i neutrini si avvicinano solo alla velocità della luce; non lo supereranno mai.
Fonte: i pioni non vogliono decadere in più veloci i neutrini leggeri
