E se i neutrini fossero davvero più veloci dei fotoni?

Si tratta per ora solo di una ipotesi, infatti la misura effettuata dall'esperimento Opera (LHC - Gran Sasso) deve necessariamente essere confermata da altre misure effettuate con altri esperimenti.

Con il seguente link si accede alla presentazione dei risultati: http://cdsweb.cern.ch/record/1384486?ln=en .

Le misure sembrano accurate, si è tenuto conto di ogni possibile dettaglio, ma un lieve errore di solo 60 ns può nascondersi dietro il dettaglio più impensabile. Basti pensare a tutta l'elettronica messa in campo per comprendere la complessità dell'esperimento.

E' d'obbligo quindi il dubbio che può essere fugato solo con altre misure indipendenti.

Ammettiamo però che esistano particelle più veloci dei fotoni, che cosa cambierebbe nell'attuale visione del mondo?

Naturalmente il tema è troppo complesso per essere da me spiegato in maniera esaustiva e corretta, 

darò solo qualche spunto di riflessione.

C'è chi dice che la relatività di Einstein sarebbe destinata a venir meno, io non credo che accadrebbe ciò, verrebbe semplicemente estesa, cosa che è stata già fatta ad esempio con le teorie sui tachioni le quali prevedono l'esistenza di particelle superluminali.

La relatività di Einstein non è altro che la conseguenza inevitabile determinata dalle limitazioni che il mondo fisico ci impone, le nostre osservazioni, infatti, sono veicolate dalla luce o dalle onde elettromagnetiche in genere.

Per farla breve siamo capaci di "guardare", per ora, solo attraverso i fotoni che hanno una velocità finita, dunque un evento osservato da due sistemi di riferimento differenti deve soddisfare alcune condizioni specifiche e l'osservazione stessa ne subisce alcune inaspettate "distorsioni". Le trasformazioni di Lorents permettono la descrizione matematica di un evento in un sistema di riferimento a partire dalla descrizione dell'evento in un altro sistema in moto rettilineo uniforme rispetto al primo.

Un oggetto qualsiasi, visto fermo da un osservatore avrà caratteristiche differenti se è visto in moto rispetto all'osservatore.

In particolare per velocità molto elevate la massa di un corpo varia, o appare variata, in base alla seguente formula:

                                                                      

con           

dove

mo     è la massa  vista da un osservatore solidale (massa a riposo),

m   è la massa vista da un osservatore per il quale l'oggetto osservato ha velocità  v

c        è la velocità della luce.

Per un oggetto molto veloce la massa aumenta ( v tende a c , v/c tende a 1) rispetto alla massa a riposo e per modificare il suo stato di moto è necessaria una energia sempre maggiore. La conseguenza è che per portare un oggetto dotato di massa alla velocità della luce ci vorrebbe una energia infinita, quindi è "teoricamente" impossibile.

In realtà la velocità c sarebbe un limite invalicabile per quelle particelle che hanno massa "reale" infatti se la velocità v fosse maggiore di c si avrebbe a che fare con una massa m immaginaria il cui quadrato sarebbe negativo, ma reale. 

Se esistessero i tachioni (v maggiore di c) essi non potrebbero rallentare fino alla velocità della luce così come i bradioni (v minore di c ,  tutte le particelle note fino ad ora) non potrebbero accelerare fino alla velocità c. In mezzo ci sono i fotoni che hanno v = c. In pratica il mondo dei tachioni e quello nostro (dei bradioni) sarebbero completamente separati.

E se i neutrini fossero davvero più veloci dei fotoni?

Dobbiamo tener conto che i neutrini interagiscono solo "debolmente", cioè le loro interazioni non sono veicolate dai fotoni come tutte le particelle elementari cariche (quark, elettroni, muoni). Il limite massimo della velocità dei tachioni potrebbe essere spostato in avanti in base alla velocità dei bosoni vettori che ne veicolano l'interazione, che nel caso dell'interazione debole sarebbero le particelle W scoperte da Rubbia. Non so se sia mai stata misurata la velocità dei W, essi fra l'altro sono sia carichi che massivi e quindi soggetti ad interazione elettromagnetica e, in linea di principio, destinati ad aver velocità massima inferiore a quelli della luce. Si tratta di una via effettivamente poco percorribile.

L'alternativa è l'esistenza di una massa immaginaria e dunque non misurabile, sarebbe possibile misurarne solo il suo quadrato.

E' importante tener conto del fatto che sono misurabili solo grandezze esprimibili con numeri reali, ma i fisici sono abituati ad avere a che fare con grandezze immaginarie e ricavarne comunque informazioni fisiche. Basti pensare alle funzioni d'onda immaginarie delle particelle. Il loro significato fisico non è stato ben compreso, ma il quadrato di esse corrisponde alla probabilità di trovare una particella nello stato quantico che esse descrivono.

Resta da indagare tutto quello che può venir fuori dal cercare di coniugare le antiparticelle alle particelle con massa immaginaria, si parla tanto anche di energia oscura o energia negativa, quindi gli ingredienti per un bel miscuglio ci sono tutti. 

Sono tante le teorie attualmente bollate come fantasticherie che si basano su sviluppi matematici più o meno accettati ma che non hanno ancora nessun riscontro "reale".

Dimenticavo, credo che la teoria delle stringhe contempli i tachioni con massa immaginarie e velocità superluminali, questa teoria non ancora completa è lì pronta a soppiantare il Modello Standard.

Aggiungo questa domanda che forse fra qualche mese si rivelerà infelice:

sarà un caso che il bosone di Higgs non sia stato ancora scovato?

Una volta rilevato si cercherà di misurarne la massa, e se avesse massa immaginaria?

Chissà cosa inventeranno i fisici teorici... non oso immaginare.....