I PICCOLISSIMI NEUTRINI, COME LE ONDE GRAVITAZIONALI, SUPERANO EINSTEIN
Quando Einstein nel 1905 scrisse la sua Relatività, giunse alla conclusione che l'universo era in espansione. Era un risultato inatteso e sorprendente e lui stesso se ne meravigliò al punto da inserire nei suoi calcoli, una costante cosmologica A negativa per escludere tale "inconveniente".
Nel 1929 Edwin Hubble, assieme a Milton Humason, formulò la legge empirica della distanza di redshift delle galassie, oggi nota come legge di Hubble, che portò al concetto, ormai dimostrato, di un universo in espansione: il famoso spostamento verso il rosso nell'analisi spettrografica. Einstein a quel punto, si penti di aver inserito la sua costante e affermò che ciò era stato il suo più grande errore. Nella Relatività utilizza la famosa formula matematica E = m.c2 e dimostra come da una piccola massa si può ottenere un'enorme quantità di energia. Formula che era stata introdotta qualche anno prima da Olinto De Pretto, un agronomo vicentino appassionato di fisica. Einstein era vissuto diversi anni in Italia e poteva quindi essere venuto indirettamente a conoscenza degli studi di De Pretto che erano stati pubblicati anche in una rivista. In ogni caso a Olinto va il merito di aver intuito prima la formula. Inoltre l'equazione E = mc2 fu scritta contestualmente e prima in assoluto, da Henri Poincaré nel 1900, cinque anni prima che Einstein pubblicasse la sua Relatività.
Il nobel della Relatività, ( premiato per gli studi sul comportamento dei fotoni e in particolare sull'effetto fotoelettrico ), nel suo lavoro relativistico, parte dagli esperimenti galileiani della caduta dei gravi, che sono esatti o meglio relativamente giusti, nella realtà pratica oggettiva ma inesatti nel principio. Gli oggetti cadono con la stessa velocità e accelerazione verso la Terra a prescindere dalla loro massa solo perché la Terra, rispetto a loro, ha una quantità di materia spropositata e non spostano il punto di equilibrio del centro di massa del sistema. Secondo Galilei e Einstein i corpi cadono con la stessa accelerazione verso il basso per una peculiarità dello spazio che imprime a tutti gli oggetti la medesima accelerazione.
Il nobel spiegò che la forza gravitazionale era di natura particolare, capace di deformare lo spazio ( curvatura ) e il tempo ( relativo ) in ciò che chiamò, grazie agli studi di Minkowski e Lorentz, spazio-tempo. Il tempo perciò diventava, assieme allo spazio, relativo. In realtà se lasciamo cadere un sasso verso la Terra e insieme, per assurdo, un pianeta come Giove, sarà la Terra a sollevarsi verso Giove. La forza di gravità sul pianeta gigante infatti è più del doppio. Una persona media su Giove peserebbe 200 kg. Conclusione: gli oggetti cadono secondo la legge di Newton, vissuto quasi un secolo dopo Galilei, che affermava come i corpi si attiravano fra loro secondo la grandezza delle loro masse e in rapporto al quadrato della loro distanza e non secondo il principio di Galileo che aveva avuto però il merito di scardinare la fisica aristotelica della caduta dei gravi. Da precisare che secondo Newton la forza di gravità, che non considerava il tempo, era una forza istantanea, immediata e non ipotizzava quindi le onde gravitazionali.
Purtroppo Einstein credeva più a Galilei che a Newton e il resto era conseguenziale. Propone lo spazio-tempo e la curvatura dello spazio e fissa arbitrariamente la massima velocità in 300 mila Km al sec. Quella della luce. Motivo? Nessuno. Probabilmente perché sulla terra, in quel momento, era la velocità più elevata legata a qualsiasi evento fisico. Poi c'è stata la recente intercettazione delle onde gravitazionali, rivelate fisicamente nel 2017 dagli esperimenti LIGO e VIRGO ma anticipate da uno studio dimostrativo della loro esistenza e della loro velocità, attraverso i tempi delle maree lunari e solari, dal sottoscritto, trentacinque anni fa e presentato in anteprima su "La Tribuna", L'Azione" e poi a RAI 1 Mattina. Le onde gravitazionali viaggiano come i fotoni e fanno perciò saltare la discussa curvatura dello spazio e il tempo relativo. Resta da appurare la natura precisa delle onde di massa ma tutto propende verso una forma di energia elettromagnetica con spin intero pari a 2 appunto perché la forza gravitazionale è sempre attrattiva.
Lo spin, letteralmente rotazione in inglese, richiama, per analogia il movimento della particella intorno al proprio asse e viene anche definito momento angolare intrinseco. L'effetto lente gravitazionale ci dà un forte indizio in questo senso e la ricerca sulla loro natura è sempre più frenetica. Si arriverebbe perciò all'unificazione dell'energia gravitazionale con quella foto-elettromagnetica.
La materia, secondo la Relatività, non poteva raggiungere e men che meno superare, la velocità della luce perché nell'approssimarsi a tale valore la massa sarebbe diventata infinita. E qui succedeva di tutto e di più: oggetti che cambiavano aspetto, gente che ringiovaniva se viaggiava ai limiti di c, ecc.
Poi la scoperta del neutrino. Una particella infinitamente piccola capace di viaggiare alla velocità della luce, addirittura di superarla secondo alcuni esperimenti, in un mezzo fisico, ma con la peculiarità di possedere massa. Come dire: la materia può viaggiare alla velocità della luce senza che la sua massa diventi infinita. La Relatività è superata. L' universo può espandersi anche oltre la velocità del fotone come risultava dai primi studi di Hubble corretti a posteriori per rispettare i limiti di c di Einstein.
Finora nulla poteva viaggiare a una velocità superiore a 299.792.458 metri al secondo: la velocità della luce nel vuoto. Ma, un fascio di neutrini (muonici) sparati dal CERN di Ginevra ha raggiunto i Laboratori INFN del Gran Sasso, a circa 730 km di distanza, viaggiando, non nel vuoto, ma nelle rocce del sottosuolo, a una velocità di 299.799.893 metri al secondo, vale a dire una velocità di circa 26.700 km/orari, superiore a quella della luce nel vuoto, ci sono riusciti.
I neutrini sono particelle con massa estremamente piccola e nessun ostacolo può fermarli perché, misteriosamente, non interagiscono con la materia. Le misure che hanno portato a questo risultato, fanno parte di una serie di esperimenti, denominati OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), che sono iniziati nel 2009 e sono, poi, proseguiti nel 2010 e 2011. I dati delle misure effettuate sui 16 mila neutrini che sono stati intercettati con speciali detectors, sono stati poi analizzati con tecniche statistiche molto accurate e rianalizzati più volte per essere sicuri di non aver commesso errori. La conclusione condivisa dai 174 autori degli esperimenti, è che i neutrini hanno percorso i 730 km di distanza tra il CERN di Ginevra e i Laboratori INFN del Gran Sasso, in un tempo di 60 nanosecondi, inferiore al tempo che avrebbe impiegato la luce per percorrere la stessa distanza nel vuoto.
É un risultato tanto sbalorditivo quanto incredibile perché la velocità della luce, secondo la teoria della relatività, è una barriera invalicabile. Alla velocità della luce il tempo dovrebbe ridimensionarsi a tal punto da fermarsi, e la massa delle particelle che viaggiassero a tale velocità dovrebbe dilatarsi per diventare infinita. Ma tutto questo non è avvenuto.
La materia può viaggiare alla velocità della luce e superarla e il tempo continuare a scorrere. La scienza va avanti.
Orazio laudani