NEUTRINI INCONSISTENTI?

L’effetto Cohen – Glashow mina i risultati di OPERA.

L’anomalia rappresentata dai neutrini superluminali rilevati dalla collaborazione OPERA ha scatenato una vera e propria caccia all’errore. Se sia nascosto nella procedura sperimentale oppure nella teoria soggiacente non è ancora noto. Forse entrambe le cose. Di sicuro, qualcosa non quadra con l’attuale visione della fisica.
L’ultima importante ricerca che confuta i risultati di OPERA parte dal lavoro dei fisici teorici Andrew Cohen e Sheldon L. Glashow, della Boston University, nel Massachussets.

Nell’articolo pubblicato su Arxiv i due scienziati mostrano come neutrini che viaggino con velocità superiori a quella della luce nel vuoto (c) irradierebbero necessariamente particelle elementari (soprattutto elettroni e positroni), con conseguenti perdite di energia.
L’assenza dell’ “effetto Cohen-Glashow” nei dati sperimentali di OPERA è evidenziata sia dai due fisici americani, sia dalla collaborazione ICARUS, che ha misurato lo spettro energetico dei neutrini in viaggio tra il CERN e i Laboratori Nazionali del Gran Sasso.
Essendo l’effetto – secondo gli scienziati – condizione necessaria al superamento della velocità della luce, la sua assenza implicherebbe che i neutrini non siano affatto superluminali.

Ma in cosa consiste? E’ molto simile a un altro fenomeno, noto come radiazione Cerenkov. La luce viaggia a “c” nel vuoto, ma attraversa la materia con velocità “c/n” (dove “n” è l’indice di rifrazione del mezzo), inferiore a “c”: pertanto la velocità della luce nella materia non è insuperabile.
Quando una particella carica supera “c/n” (cioè viaggia più veloce della luce nel mezzo considerato) si innesca nel materiale un’emissione di radiazione elettromagnetica che prende il nome di “luce Cerenkov”.

Luce Cerenkov nel reattore TRIGA del Laboratorio di Energia Nucleare Applicata (LENA) di Pavia

Seguendo lo stesso filo logico, Cohen e Glashow teorizzano un fenomeno analogo.
Neutrini che superino la velocità della luce nel vuoto dovrebbero radiare fotoni, coppie neutrino-antineutrino e coppie fermione-antifermione: tutti processi mediati dalla forza debole che diminuirebbero progressivamente l’energia dei neutrini.
OPERA sostiene di aver lavorato con fasci di energia media pari a 17.7 Gev. Questo, come riportato nell’articolo di Cohen e Glashow, sembra essere inconciliabile con il carattere superluminale dei neutrini:

“…any superluminal neutrino with the velocity claimed by OPERA of any specific initial energy much greater than 12.5 GeV has a negligible probability of arriving at the Gran Sasso without having lost most of its energy. The observation of neutrinos with energies in excess of 12.5 GeV cannot be reconciled with the claimed superluminal neutrino velocity measurement.”

Un neutrino con la velocità superluminale misurata da OPERA e con energia superiore a 12.5 Gev (17.7 Gev, nel caso in questione) dovrebbe perdere progressivamente energia a causa dell’effetto CG, assestandosi sul “livello limite” di 12.5 Gev. Questo però non avviene: l’energia del fascio resta attorno ai 17.7 Gev.
Assumendo che l’effetto CG sia reale, si conclude che i neutrini non possono viaggiare più veloci della luce.
Dario Autiero, portavoce della collaborazione OPERA, non nega l’evidenza: “Lo spettro energetico dei neutrini non è in accordo con le previsioni di Cohen e Glashow. Ciò era noto anche prima delle misurazioni di ICARUS. Resta però da capire se questo fenomeno sia reale oppure no.”

Ma… come verificare la realtà dell’effetto CG? Avendo come ipotesi il carattere superluminale delle particelle che irraggiano si ricadrebbe nel problema precedente: i neutrini viaggiano più veloci della luce nel vuoto o no?
La forza di questo test sta nel fatto che l’effetto CG è matematicamente derivabile in ogni modello di propagazione superluminale attualmente conosciuto, come scritto nell’articolo: quindi ha carattere generale.
In sostanza, la fisica della propagazione superluminale senza l’effetto CG deriverebbe da modelli non ancora pensati (ma questo non impedisce che ne esistano!) o opportunamente sviluppati (vedi extradimensioni & co.).

La conclusione a cui si arriva è che i dati di OPERA siano inconsistenti alla luce dei modelli attuali: o sono sbagliati i risultati sperimentali o questi vanno interpretati con modelli matematici diversi.
Come già ripetuto in altre occasioni, si aspettano conferme o smentite dagli esperimenti T2K, MINOS e IceCube.

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