Neutrini, Supernovae e premi Nobel

Nel 1905 Albert Einstein pubblicò il suo famoso articolo sulla Teoria della Relatività Ristretta, che è diventato uno dei più importanti articoli di fisica di ogni tempo. Visto con gli occhi di oggi ci sono almeno tre motivi che ci devono far riflettere. In questo articolo è stato introdotto un approccio radicalmente nuovo rispetto al “mainstream” dell’epoca, non è citato alcun altro articolo o libro sullo stesso soggetto ed è stato firmato da un autore all’epoca piuttosto sconosciuto che in calce scrive “Berna, Giugno 1905”. Einstein non aveva infatti nessuna affiliazione accademica visto che a quel tempo lavorava all’ufficio brevetti. Curiosa situazione che dovrebbe far riflettere chiunque si occupi di valutazione della ricerca: non è difficile immaginare che oggi un tale articolo non verrebbe accettato per la pubblicazione da nessuna rivista scientifica del mondo. Ovvio che di Einstein ne nasce uno al secolo, ma, come suggerisce Donald Gillies, questa è una lezione da tener presente anche oggi.

Dunque, in quel famoso articolo Einstein ha sviluppato una teoria che poggia su un principio fondamentale: la velocità della luce è la stessa a prescindere dallo stato di moto di chi la misura. Questo è un principio che va contro il senso comune perché implica che le velocità non si sommano in maniera semplice. La Teoria della Relatività Ristretta non solo ha permesso di spiegare  una serie di fenomeni noti all’epoca della sua elaborazione, ma, cosa più rilevante, ha permesso di prevedere un numero grandissimo di fenomeni che sono stati effettivamente misurati con elevata precisione nel corso dell’ultimo secolo. La sua forza non viene dunque da un’eleganza formale, ma da un serrato confronto con la natura.

Come ci ricorda il grande fisico Richard Feynman in questa magistrale lezione sull’essenza del metodo scientifico “se una teoria non si accorda con gli esperimenti è sbagliata”. D’altra parte, anche se si accorda con gli esperimenti, una teoria “non può mai essere dimostrata giusta perché le osservazioni di domani possono dimostrare che quello che credevamo giusto sia in realtà sbagliato”:  una teoria, nelle scienze naturali, può essere considerata solo “temporaneamente giusta”.

L’esperimento Opera, di cui si è recentemente parlato in abbondanza,  mostrerebbe dunque che delle particolari particelle, chiamate neutrini, viaggiano più veloci della luce. Viste le drammatiche conseguenze teoriche, ovvero la crisi di uno dei principi più importanti e verificati della fisica moderna, molti si chiedono se tutti gli aspetti sperimentali sono stati considerati e verificati al livello di accuratezza richiesto: come discusso ad esempio qui e qui, uno dei punti più critici sembra riguardare la precisione con cui si conosce l’effettivo tempo di percorrenza della distanza (e di emissione del fascio di neutrini). Va sottolineato che gli autori dell’articolo sull’esperimento Opera hanno ben evidenziato che “Nonostante la grande significatività della misura riportata e la stabilità dell’analisi, il potenziale grande impatto del risultato motiva la continuazione dei nostri studi per investigare altri effetti sistematici ignoti che potrebbero spiegare l’anomalia osservata”: è su questa linea che stanno impostando i loro ragionamenti tanti fisici.

Uno dei problemi che risalta immediatamente all’occhio esperto è questo: se i neutrini vanno più veloci della luce perché sono stati osservati arrivare contemporaneamente alla luce dopo lo scoppio della supernova del 1987? Quella stella, che è esplosa in una galassia vicino alla nostra, era infatti abbastanza lontana da permettere ai neutrini che ha emesso durante l’esplosione, se avessero viaggiato poco più veloci della luce come determinato dall’esperimento Opera, di arrivare sulla terra qualche anno prima della luce stessa: perché questo non è avvenuto? Il puzzle è dunque molto intricato e, se è vero, come ricorda Feynman, che i dati hanno sempre e comunque l’ultima parola, è anche vero che un sano scetticismo sia lo stimolo per indagare “al di là d’ogni ragionevole dubbio” i risultati sperimentali.

Le supernovae, di un tipo un po’ diverso dal quella del 1987, sono ora al centro dell’attenzione anche per un altro motivo: tre ricercatori hanno appena ricevuto il premio Nobel per “la scoperta dell’accelerazione dell’espansione dell’universo attraverso l’osservazione di supernovae lontane”. Questo significa che il tasso d’espansione dell’universo, invece di diminuire per l’effetto di freno dovuto all’attrazione della forza di gravità, secondo questi dati, aumenta, il che implica che vi sia una nuova forza che agisce in senso contrario alla gravità. Questa è tuttavia un’interpretazione possibile solo all’interno di una certa teoria che potrebbe essere (è?) solo “temporaneamente giusta”: molti hanno infatti proposto spiegazioni teoriche differenti di queste osservazioni. Tuttavia se l’interpretazione teorica fosse differente, i dati osservativi non ne sarebbero toccati: solo altri dati più precisi e raffinati potrebbero cambiare le carte in tavola.

In realtà, dunque, i ricercatori premiati hanno fatto per la prima volta delle misure molto precise riguardo alla luminosità ed alla distanza di stelle che esplodono in galassie molto lontane: a questo scopo sono state organizzate campagne di osservazioni che hanno coinvolto decine di ricercatori in tutto il mondo tanto che alcuni prestigiosi scienziati  hanno criticato l’assegnazione del premio solo a chi ha diretto la collaborazione: nell’epoca della “big science” bisogna sempre ricordarsi che simili imprese sono possibili grazie alla collaborazione di tanti scienziati e non sono frutto della genialità di pochi.

Come dice Richard Feynman in conclusione della sua lezione: “non abbiamo mai la certezza di essere nel giusto, abbiamo solo la certezza di non esserci sbagliati”. Sembra riduttivo, ma in realtà non lo è affatto: per convincersi è sufficiente considerare il recente progresso scientifico e tecnologico. E’ in questo misto di forza e debolezza il fascino delle scienze naturali. Ed è questo senso di umiltà che manca a chi scimmiotta le scienze naturali.

(ps: Ho messo vari link alla versione inglese di Wikipedia visto che in quella italiana appare il sacrosanto comunicato contro la legge bavaglio)