C'è stato un errore nel tempismo dei neutrini più veloci della luce da parte del team del CERN?

Nel settembre 2011, gli scienziati del CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare, hanno scoperto qualcosa di sconcertante. Hanno cronometrato un gruppo di neutrini sparati da un acceleratore di particelle che viaggiava un po' troppo velocemente. I neutrini sono arrivati ​​a destinazione, a 450 miglia (724 chilometri) di distanza, 60 nanosecondi prima di quanto avrebbero dovuto. Sessanta nanosecondi non suonano molto, ma in questo caso è un grosso problema: i neutrini avrebbero dovuto viaggiare alla velocità della luce.

E sai cosa viaggia più veloce della velocità della luce ? Niente. O almeno così pensiamo. Questa è stata una pietra angolare della fisica dal 1905, quando Albert Einstein scrisse la teoria della relatività speciale. Se quei neutrini fossero effettivamente in grado di superare la velocità della luce, beh, la teoria della relatività speciale andrebbe fuori dalla finestra e bisognerebbe riesaminare le leggi della fisica.

Gli scienziati hanno pubblicato le loro scoperte e incoraggiato la comunità scientifica a esaminare, contestare e provare o smentire i risultati. Nel febbraio 2012 hanno capito cosa è andato storto: il sistema GPS utilizzato per misurare la velocità delle particelle non era il massimo e non funzionava correttamente. Un cavo in fibra ottica allentato ha causato l'errore di misurazione, ma il processo attraverso il CERN e la comunità scientifica per verificare che la sua ricerca sia più interessante della conclusione deludente di una connessione allentata.

L'esperimento del CERN ha accelerato i neutrini alla velocità della luce e li ha lanciati da Ginevra a un rivelatore presso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso, in Italia, situato a 724 chilometri di distanza. Secondo il sito Web del progetto, l'obiettivo di OPERA -- Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus -- era di rilevare la comparsa di neutrini tau dall'oscillazione dei neutrini muonici. Quando le particelle accelerate apparentemente viaggiavano più veloci della luce, il progetto OPERA ha ricevuto molta attenzione da parte dei media e della comunità scientifica.

La maggior parte degli scienziati era opportunamente scettica. Dopotutto, se questi neutrini viaggiassero effettivamente a una velocità superiore a quella della luce, una teoria fisica di principio non sarebbe più affidabile. Secondo un comunicato stampa del CERN del settembre 2011, gli scienziati dell'OPERA hanno trascorso diversi mesi a controllare i loro esperimenti e non hanno trovato anomalie strumentali che potessero spiegare i risultati.

Utilizzando sistemi GPS e orologi atomici , il progetto OPERA potrebbe determinare la velocità dei suoi neutrini fino a una precisione di 10 nanosecondi o meno. La comunità scientifica ha naturalmente deciso di eseguire i propri test. La riunione del febbraio 2012 dell'AAAS, o l'Associazione americana per l'avanzamento della scienza, ha indicato che cinque esperimenti simili si stavano preparando per testare le affermazioni di OPERA, ma non erano del tutto necessari: il 23 febbraio 2012, il CERN ha annunciato che due elementi del loro sistema potrebbero aver causato letture più veloci della luce.

Nonostante abbiano esaminato attentamente i loro risultati per mesi prima di pubblicare le letture più veloci della luce del progetto OPERA nel settembre 2011, gli scienziati del CERN hanno perso la causa delle letture imprecise. Hanno continuato a lavorare per verificare il loro esperimento e in novembre hanno annunciato che un nuovo test ha confermato l'accuratezza della misurazione dei tempi. I risultati mostravano ancora un viaggio più veloce della luce.

Non hanno riscontrato il problema fino a febbraio 2012, quando OPERA ha scoperto due potenziali problemi con le sue misurazioni. Un oscillatore utilizzato per fornire timestamp GPS potrebbe aver sopravvalutato il tempo di percorrenza dei neutrini. Se questo fosse il problema, potrebbe significare che i neutrini stavano effettivamente viaggiando ancora più velocemente. L'altro potenziale problema significava l'opposto: un cavo ottico che portava i segnali GPS all'orologio principale OPERA potrebbe essere malfunzionante, il che avrebbe fatto sì che il sistema sottostimasse il tempo di percorrenza del neutrino.

Con il cavo ottico fissato, il vantaggio di 60 nanosecondi rispetto alla velocità della luce è scomparso e tutti i successivi test sui neutrini al CERN hanno raggiunto la velocità prevista della luce. Gli errori accadono continuamente nella comunità scientifica e vengono trattati esattamente come questo: test, ri-test e studi esterni cercano di confermare un risultato. Il viaggio più veloce della luce è stato un affare abbastanza grande da attirare molta attenzione.

Il Large Hadron Collider è così fantastico che è facile dimenticare che il CERN è un'enorme organizzazione scientifica che intraprende ogni tipo di esperimento che non implica lo sbattere di atomi insieme! L'esperimento del neutrino più veloce della luce è un ottimo esempio: i risultati hanno ricevuto tonnellate di pubblicità perché non è necessario un cervello perché la fisica capisca che nulla viaggia più veloce della velocità della luce. Inoltre, non hai bisogno di una mente perché la fisica inizi a sognare il potenziale fantascientifico di viaggi più veloci della luce! Vorrei quasi che le scoperte di OPERA fossero state confermate. Quanto sarebbe stato bello?

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