Neutrini e Relatività Ristretta : contraddizione
o integrazione?
di Ignazio Licata
Le recenti misure del gruppo OPERA al CERN sui neutrini “più veloci della luce” sono il risultato
raffinato di ricerche iniziate negli anni '80 con esperimenti russi e giapponesi. 20 nanosec sono un
tempo enorme per le interazioni subnucleari, e bisogna dunque prendere atto delle velocità iper-c, e
cercare di capire se cambia qualcosa nella struttura della fisica teorica. E già che ci siamo, se ci
rivela qualcosa del modo in cui si fanno gli “spot” ad una ricerca e la si discute sui giornali. Il primo
comunicato del CERN, fortunatamente è molto cauto. Ma questa cautela mostra anche un certo
imbarazzo teorico. Vediamo la cosa più da vicino.
Questi fatti possono sembrare strani a chi ha sentito dire che la relatività fissa il valore della velocità
della luce come limite superiore dei segnali. Il ché è vero, ma va contestualizzato. Innanzitutto cos’è
in generale un “principio di relatività”? E’ una simmetria che connette le misure di osservatori
inerziali in diversi sistemi di riferimento e riguarda gruppi di leggi fisiche. La relatività di Galilei
(Un osservatore è inerziale quando conserva l’impulso e l’energia… ricordate la prima legge di
Galilei?) definisce la fisica newtoniana. La relatività di Einstein unifica la meccanica e
l’elettromagnetismo. Questo porta a strani fenomeni “prospettici” legati al moto relativo uniforme
degli osservatori ( la famosa dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze) ,ma le equazioni
di Maxwell dell’elettromagnetismo sono uguali per tutti gli osservatori, e tutti concordano sul
valore della velocità della luce. Le regole che fissano il comportamento della materia-energia nella
trasmissione ondulatoria nello spazio-tempo classico della relatività sono quelle del “gruppo di
Lorentz” della relatività, e restano le stesse anche dopo l’esperimento del CERN. Non dobbiamo
aspettarci necessariamente la stessa cosa su scale cosmiche, dove potrebbe entrare in gioco una
relatività più ampia di quella di Einstein, la relatività di De Sitter, oppure in ambito quantistico, che
è appunto quello dei neutrini.
Il neutrino è tra le particelle la più “sottile”: interagisce debolmente con la materia, ed ha alcune
caratteristiche note fin dal tempo dei lavori di Ettore Majorana ripresi poi da Bruno Pontecorvo e
Bruno Touscheck (il padre dei collider) che rendono questo oggetto quello più simile ad una
manifestazione quantistica di non località “pura” In altre parole, è una situazione simile agli
esperimenti EPR Bell: non violano la relatività perché non trasportano segnali tra osservatori
classici. I fenomeni di non-località ed entanglement non sono infatti segnali dentro uno spaziotempo classico, ma riguardano le correlazioni del tessuto quantistico del mondo. Utilizzando un
linguaggio matematico corretto che risale ai lavori di Ettore Majorana, ma che è anche abbastanza
suggestivo da poter essere forzato in una metafora, ci si può immaginare il neutrino come un
oggetto che oscilla tra un tempo reale amassa reale (in accordo alla relatività) e poi si immerge nel
vuoto, dove ha massa e tempo immaginari, e “viola” la relatività. Metto il “viola” tra virgolette
perché il termine immaginario qui si riferisce appunto alle caratteristiche “non-locali”, che come
abbiamo detto “sfuggono” al controllo della relatività. Ma non la invalidano, perché riguardano il
"range", della fisica classica. Infatti , usando una felice espressione di A. Shimony, relatività e fisica
quantistica sono in rapporto di “coesistenza pacifica”. In sintesi estrema, il neutrino è come Giano
bifronte, per metà relativistico e per metà quantistico.
Dobbiamo infine tenere presente che esiste da un bel pezzo una versione “estesa” della relatività,
costruita da Erasmo Recami, che inserisce nella relatività stessa fenomeni come le velocità iper- c,
introducendo una nuova classe di particelle: i tachioni. Questa versione “estesa” della relatività
concilia quella di Einstein ed i fenomeni quantistici (a tempo immaginario).
La conclusione (sempre provvisoria in cose di scienza!) è che gli esperimenti del CERN, se
confermati, non intaccano la “classica” relatività ristretta, che resta sempre uno dei cardini
,fondamentali della nostra conoscenza. La scienza prosegue più spesso per integrazioni più che per
plateali demolizioni. Si pongono piuttosto questioni nuove su un ambito che è quello delle teorie
unificate e della gravità quantistica, ossia la struttura fine della schiuma quantistica, il mare dove il
neutrino nuota seguendo leggi ancora in parte a noi ignote.
27 settembre 2011
