Aggiornamento importante: un errore di connessione avrebbe generato un errore nella misura. Ecco la notizia
OPERA experiment update 18 November 2011
Following the OPERA collaboration's presentation at CERN on 23 September, inviting scrutiny of their neutrino time-of-flight measurement from the broader particle physics community, the collaboration has rechecked many aspects of its analysis and taken into account valuable suggestions from a wide range of sources. One key test was to repeat the measurement with very short beam pulses from CERN. This allowed the extraction time of the protons that ultimately lead to the neutrino beam to be measured more precisely.
The beam sent from CERN consisted of pulses three nanoseconds long separated by up to 524 nanoseconds. Some 20 clean neutrino events were measured at the Gran Sasso Laboratory, and precisely associated with the pulse leaving CERN. This test confirms the accuracy of OPERA's timing measurement, ruling out one potential source of systematic error. The new measurements do not change the initial conclusion. Nevertheless, the observed anomaly in the neutrinos' time of flight from CERN to Gran Sasso still needs further scrutiny and independent measurement before it can be refuted or confirmed.
On 17 November, the collaboration submitted a paper on this measurement to the peer reviewed journal JHEP. This paper is also available on the ArXiv preprint server.
Per chi non capisce l'inglese, il testo qui sopra dice più o meno così: dopo la presentazione del 23 settembre scorso, gli scienziati della collaborazione OPERA hanno ripreso in mano le sudate carte e controllato gli aspetti più critici dell'esperimento. In particolare, uno degli aspetti più critici e criticati era il sistema utilizzato per misurare l'istante di partenza. Gli scienziati hanno utilizzato una distribuzione di probabilità basata sulla forma del pacchetto di protoni che vanno a generare i neutrini. Trovate una spiegazione di questo sistema nel post precedente. Un limite grosso e contestato di questa procedura deriva dal fatto che il pacchetto dei protoni è lungo (temporalmente) una decina di microsecondi che sono letteralmente un'eternità comparati ai 60 nanosecondi di vantaggio che i neutrini avrebbero rispetto alla luce.Scienziati e acceleratoristi [1] hanno cambiato le carte in tavola ed eliminato questo problema, anziché utilizzare un bunch, questo è il termine tecnico per i gruppi di protoni, lungo 10 microsecondi, ne hanno fatto uno lungo solo 3 nanosecondi e distanziati gli uni dagli altri di 524 nanosecondi. Se 10 microsecondi sono un'eternità rispetto a 60 ns (166 volte maggiore!), 3 nanosecondi sono una frazione piccola di questa differenza (20 volte). In conclusione, se l'errore che tutti stavano cercando era legato a questa procedura, l'anticipo sarebbe dovuto sparire e invece no. La statistica è solo di 20 neutrini, perché in poco più di un mese era difficile fare di meglio, ma l'anticipo sui fotoni è ancora lì.
Questa volta, la collaborazione, anche se non tutti hanno deciso di firmare l'articolo, ha deciso di inviare un articolo comprensivo anche delle precedenti misure ad una rivista prestigiosa (Journal of High Energy Physics) e referata, il che significa che altri scienziati analizzeranno i dati e tutti gli aspetti che che necessitano chiarimenti, prima di pubblicare il lavoro.
I nuovi dati non sono però una prova definitiva, l'errore nascosto potrebbe essere in qualche altro subdolo dettaglio che ancora non è stato scovato, un primo spigolo è stato smussato e ora ne restano altri da piallare.
Cosa dicono gli altri
Questo nuovo lavoro della collaborazione OPERA arriva dopo che molti gruppi e anche singoli ricercatori hanno pubblicato commenti e osservazioni relative all'esperimento. Una delle più convincenti osservazioni che i neutrini superluminari siano solo il risultato di un errore di misura arriva da un articolo teorico di Cohen & Glashow e da uno sperimentale della collaborazione ICARUS. Questo è un esperimento simile a OPERA, anch'esso installato all'interno del Gran Sasso e che riceve lo stesso fascio di neutrini dal CERN. Loro non si erano mai attrezzati per misurare la velocità dei neutrini, ma hanno applicato la teoria di Cohen e Glashow, che è facile da spiegare. Avete in mente l'effetto Cherencov, quello che colora di blu l'acqua delle piscine dei reattori nucleari? In base a questo effetto fisico, un elettrone immerso in un materiale, come l'acqua, e che viaggia ad una velocità più elevata di quella della luce in quel particolare materiale (questa non è una violazione della relatività generale!), emette un fotone, una particelle di luce, a scapito della sua energia cinetica. Ora se i neutrini fossero superluminari, allora nel percorso da Ginevra al Gran Sasso, sarebbero soggetti ad una variante dell'effetto Cherencov ed emetterebbero coppie di elettroni-positroni diminuendo la loro energia iniziale. I fisici di ICARUS, hanno confrontato l'energia dei neutrini in arrivo al Gran Sasso con quella con cui sono partiti da Ginevra e non hanno trovato nessuna differenza. Per farla semplice, se i neutrini non perdono energia lungo il tragitto, allora non hanno avuto alcun effetto Cherencov e quindi non erano superluminari.
La risposta potrebbe venire dallo spazio
La soluzione a questo mistero deve venire da un esperimento differente, una misura indipendente nel senso che è effettuata osservando fenomeni diversi e con fonti di errori sistematici differenti. Ricordate che la prima reazione degli astrofisici era stata che neutrini e fotoni erano arrivati pressoché simultaneamente negli eventi di esplosioni di supernovae, ma un recente articolo, sempre dello stesso Autiero, chiama ancora in causa lo spazio però stavolta a sostegno dell'anomalia. Anziché le esplosioni di stelle, Autiero ha preso in considerazione i Gamma Ray Burst (GRB), ovvero quegli eventi violentissimi in cui raggi gamma di enorme energia arrivano sulla terra da un punto ben preciso dello spazio e per una durata piuttosto breve. Questi raggi gamma, stando ad alcuni modelli (modello fireball) che tentano di spiegare i GRB, dovrebbero essere accompagnati da altrettanti neutrini di alta energia ed esperimenti come IceCube dovrebbero essere in grado di rivelarli, ma finora senza successo. Le possibilità sono due, o il modello dei GRB è completamente sbagliato, oppure i neutrini sono arrivati con anni e anni di anticipo sui fotoni!
Per il momento abbiamo fatto solo un piccolo passo in avanti, ma gli scienziati hanno una grande costanza e un'infinita pazienza, quindi aspettiamo presto nuove puntate di questo mistero.
[1] Che sono sempre scienziati, ma che si occupano di far funzionare bene l'acceleratore piuttosto che usarlo per altri esperimenti [↵]
Nonostante le bizze di disqus, eccomi qui. Certo che l'argomento è fascinosissimo. Vedremo cosa sapranno fare al Fermilab :)
RispondiEliminaAvevo letto, purtroppo non ho link sotto mano, che alcuni avevano messo sotto accusa il sistema di sincronizzazione.
RispondiEliminaMa perché nessuno ancora non cerca un benedetto burst di neutrini con tre anni di anticipo sulla supernova? Almeno per dire che non è possibile, così ci leviamo questo dubbio dalla testa.
secondo me potrebbe non essere così facile. Innanzitutto 3 anni sono una cifra indicativa perché le misure di redshift sono precise in ambito astronomico, potrebbero essere 3.5 o 2.5 o magari 4. Quindi uno dovrebbe andare e vedere da quando è partito l'esperimento se mai si sono rivelato burst di neutrini e cercare di correlarli in tempo con una qualche evento, nella speranza che non ci sia un altro evento che li abbia prodotti...
RispondiEliminaSi certo, non dico sia facile.
RispondiEliminaMa trovare un burst di neutrini "anticipato" di 2.4-4 anni potrebbe esser considerato un indizio interessantee analizzartlo più in dettaglio Se invece non si trova niente, allora si può dire che la supernova smentisce sicuramente l'esperimento OPERA.