Iperspazio

Tachioni ‘travestiti’ da neutrini?

In un articolo apparso su Astroparticle Physics, il fisico Robert Ehrlich della George Mason University ora in pensione, ipotizza che il neutrino sia molto probabilmente un tachione, cioè una ipotetica particella che si muoverebbe con una velocità superluminale. Nel passato, ci sono state altre proposte in tal senso, l’ultima risale al 2011 quando l’esperimento OPERA misurò la velocità dei neutrini sostenendo che si erano propagati con una velocità leggermente superiore a quella della luce. Tuttavia, quando furono controllati i dati, si trovò che nel risultato originale c’era un errore.

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A. Einstein si prepara ad una corsa contro un raggio di luce. Credit: Jim Warren

L’idea proposta da Ehrlich si basa su un metodo che riguarda la misura della massa dei neutrini, anziché della loro velocità. Si ritiene che i tachioni abbiano una massa immaginaria, cioè una massa quadratica negativa. Le particelle che hanno una massa immaginaria hanno la strana proprietà di accelerare man mano che perdono la loro energia (il valore della loro massa immaginaria è definito dal tasso a cui avviene questa perdita di energia). Secondo Ehrlic, il valore della massa immaginaria del neutrino è pari a 0,33 eV, o 2/3 di milionesimo della massa elettronica. Lo scienziato ha derivato questo valore dimostrando come sei diverse osservazioni, che provengono dallo studio dei raggi cosmici, dalla cosmologia e dalla fisica delle particelle, diano tutte lo stesso valore, entro i margini d’errore. Ad esempio, una osservazione riguarda le minuscole variazioni di temperatura visibili nella radiazione cosmica di fondo mentre altre riguardano la forma dello spettro dei raggi cosmici. Gli scettici citano, spesso, la presenza di conflitti con la teoria della relatività. Infatti, l’idea dei tachioni fu suggerita inizialmente nel 1962 da George Sudarshan e dai colleghi Olexa-Myron Bilaniuk e Vijay Vikram Deshpande come una sorta di ‘scappatoia’ nella relatività, anche se il nome venne coniato da Gerald Feinberg. Albert Einstein aveva dimostrato che è impossibile raggiungere la velocità della luce, o addirittura superarla, a causa dell’energia infinita che sarebbe richiesta. Sudarshan e colleghi suggerirono che se le particelle fossero state create inizialmente con velocità superiori a quella della luce, a seguito della collisione tra particelle, non sarebbe stata più necessaria alcuna accelerazione o energia infinita. Alcuni anni dopo che fu proposto il concetto di tachione, e dopo vari tentativi di ricerca senza successo, tre teorici Alan Chodos, Avi Hauser e V. Alan Kostelecky suggerirono nel 1985, in un articolo apparso su Physical Review Letters B (preprint), che molto probabilmente queste particelle si stavano celando, per così dire, dietro l’evidenza: in altre parole, i tachioni sarebbero proprio una sorta di “neutrini travestiti”. Questa idea portò gli scienziati a proporre che i protoni fossero soggetti al decadimento beta quando essi si propagano verso la nostra direzione a velocità sufficientemente elevate. Di solito, questo processo è proibito poiché viene violata la conservazione dell’energia, ma sarebbe possibile se i neutrini sono tachioni (l’energia può essere negativa in certi sistemi di riferimento e i tachioni che hanno energia negativa possono viaggiare all’indietro nel tempo). Nel 1999, la proposta Chodos-Hauser-Kostelecky portò Ehrlic ad intraprendere la caccia ai tachioni andando ad analizzare una serie di studi sui raggi cosmici. Il suo risultato è molto robusto in quanto si basa sui dati che provengono da quattro settori differenti. In più, a differenza dell’errore iniziale presente nel risultato di OPERA, la sua ipotesi non può essere scartata a priori perché manca qualche fenomeno osservativo e, nello stesso tempo, non si assume che sia corretta. Una prova sperimentale della proposta di Ehrlic potrebbe emergere dall’esperimento KATRIN (arXiv), che dovrebbe iniziare nel 2015. In questo esperimento, la massa del neutrino potrebbe essere rivelata osservando lo spettro del decadimento beta del trizio, l’isotopo più pesante dell’idrogeno. Ma si potrebbe realizzare un altro esperimento utilizzando i dati esistenti sui raggi cosmici di alta energia. Naturalmente, prima di realizzare una sorta di “telefono tachionico” per autoinviarsi eventualmente un messaggio nel passato, bisogna vedere se la proposta di Ehrlic sarà avvalorata, o meno, da altri scienziati.

George Mason University: Finding faster-than-light particles by weighing them
arXiv: Six observations consistent with the electron neutrino being a tachyon with mass: m2νe=0.11±0.016eV2