Quel niente di un neutrino

NeutrinoGià nel lontano 2005, il fisico Massimo Corbucci teorizzava la possibilità che i neutrini viaggiassero più veloci della luce…

II neutrino è rappresentativo della materia e del “niente” che sembra essere la materia stessa. Perché è “privo” di massa? In che modo questo “fantasma” ha ispirato un modello di comunicazione istantanea che potrebbe rivelarsi epocale per le telecomunicazioni? Marte e la Terra possono comunicare istantaneamente?

Vorrei convincervi dell’inconsistenza” della materia, rispetto a ciò che la crea, che non abita in questo mondo, ma nella casa di Dio. (Ciò che crea il mondo al posto dei Bosone di Higgs, vedi n°8: L’origine della materia). Non avrei mai pensato che preparando una dissertazione sul neutrino, avrei scoperto il modo per rivoluzionare le telecomunicazioni, nel settore spaziale; consentendo di mettere in contatto, per esempio la Terra con Marte a tempo zero. Lo stesso vale anche se riferito a distanze motto più lontane, che ora con questa rivoluzione concettuale diventano vicine, come non mai! Semmai fosse un giorno possibile, utilizzando le “gallerie direttissime intergalattiche” (vedi n° 10) arrivare su un pianeta di un sistema solare, di una galassia distante dalla nostra miliardi di anni luce, potremmo in tempo “reale” interloquire con la Base a Terra e ricevere-inviare istantaneamente delle immagini! C’è un principio elementare della fisica che lo consente e io stesso, che ho scoperto il Vuoto Quantomeccanico ne ho colto l’importanza pratica, riflettendo sull’uso dei neutrini in telecomunicazioni, oggetto di un’importante ricerca che ha iniziato da poco la Pirelli in Italia.

Infatti, quest’azienda italiana non produce solo pneumatici, ma ha, anche, un settore per l’informatica e si occupa di tecnologie innovative nelle telecomunicazioni via cavo e di recente ha allestito un settore di ricerca sui neutrini, stimolata dalla possibilità di divenire “pioniera” di un nuovo sistema per tele-comunicare, basato appunto sull’impiego di un “getto” neutrinico al posto delle classiche onde radio. L’idea geniale si basa sul fatto che i neutrini attraversano tutto, senza la minima attenuazione da “impatto”, pertanto sembra che possano servire a mettere in contatto due punti, qualunque ostacolo vi sia interposto e qualunque sia la distanza da coprire.

Ero già al corrente di esperimenti “top secret” che le Grandi Potenze stanno conducendo, tra sottomarini, per trovare un modo atto a comunicare da una faccia all’altra del Globo terrestre e, riflettendo sul programma di ricerca della Pirelli, estremamente costoso e irto di difficoltà tecniche da superare, ho avuto un’illuminazione (!) – di quelle che ti fermano il cuore per qualche secondo. Esiste un modo per mettere in comunicazione due punti, comunque lontani tra loro, senza irradiare alcunché; nè onde radio, tantomeno raffiche di neutrini. Mi sono detto: «Qualora la Pirelli riesca a trovare il modo di “modulare” un fascio di neutrini e abbatta tutti i problemi legati alla “rivelazione” stessa di queste particelle fantasma, si aprirà un nuovo capitolo nel campo delle telecomunicazioni spaziali, poiché basterà orientare dei cannoni neutrinici, in modo che colleghino stazione terrestre e astronave e non costituirà più un problema il fatto che l’astronave si trovi coperta da un pianeta o da una fascia d’interferenza impenetrabile».

Dopodiché ho passato in rassegna tutti i vantaggi, rispetto all’impiego delle onde radio e non mi è sfuggito che si abbatterebbe persino l’attenuazione data dal quadrato della distanza, ma… restava pur sempre il tempo di propagazione dato dal limite della velocità della luce … che invece sarebbe abbattuto se al posto dei neutrini si impiegasse… (!!!) Volevo dimostrarvi l’inconsistenza della materia, per sollecitare la riflessione sulla possibilità che la “spiritualità” sia più realistica del “materialismo”e mi sono trovato improvvisamente ad avvertire la sensazione che se Dio bussasse sulle pareti dell’universo, il “toc toc” mi avrebbe subito rintuonato nell’orecchio.

Concedetemi questa enfatica espressione, perché direi, maggiormente rapito dalla straordinarietà di tutto ciò, che da quel giorno mi sembra che le pareti dell’universo si siano tanto avvicinate, che solo sporgendomi un poco, posso mettere la testa fuori, come nella “visione di Ezechiele” di Carl Von Stemberg! Fatte queste premesse, dove sembra di parlare di metafisica, piuttosto che di Fisica Nucleare, entriamo subito nel cuore dell’atomo, anzi nella “pelle” dell’atomo, perché a dire il vero i neutrini rappresentano l’epidermide atomica. Mi perdonino i Dermatologi, ma dovrei chiedere scusa ai Fisici per questa licenza che mi prendo di metterla sempre sul piano dell’esemplificazione, per farmi capire anche da chi non ha avuto la “s-fortuna” (!) di farsi andare il cervello in fumo all’Università.

Il neutrino, questo sconosciuto

Già il fatto che nell’atomo ci siano elettroni e protoni, sarebbe più che sufficiente. Però c’è altro! Leggendomi dal numero 8 avrete familiarizzato coi nomi tipo i barioni, i bosoni etc. State tranquilli che tra non molti numeri uscirà un articolo che parlerà di una visione d’insieme dell’atomo, il quale riporterà un prezioso quadro sinottico, utile a ricordare nomi e quantità di tutte le particelle sub-atomiche. Per gli stessi Fisici è penoso prendere atto dell’esistenza di particelle, di cui si poteva benissimo fare a meno. Pensate che nel 1936 il grande Fisico Isidor Rabi apprendendo della scoperta dell’elettrone pesante muone, commentò: “Ma chi l’ha ordinato?” Il neutrino, invece, è una di quelle particelle, di cui si è sentito il bisogno che esistesse. In un certo senso è stata ordinata. Perché? Vi spiego bene la cosa. C’è in Fisica un principio, che si chiama “di conservazione dell’energia”; secondo il quale i conti devono sempre tornare. Quando cominciarono i primi esperimenti sulla radioattività, sembrò in prima analisi che la radioattività beta fosse misteriosamente caratterizzata da una stranezza inquietante: un nucleo si disintegra in un nucleo “figlio” e si libera un elettrone. Questi due dovrebbero a norma ripartirsi l’energia nello stesso modo.

Nel 1914 James Chadwick aveva notato qualcosa di strano sugli elettroni emessi nella radioattività beta: avevano una “gamma” di energia, piuttosto che un valore ben definito. Perché si riscontrava una gamma di valori dell’energia, quando le particelle prodotte erano solo 2? Il padre dell’atomo Niels Bohr era persino disposto a rinunciare alla legge di conservazione dell’energia, dentro “piazza atomo” pur di non impazzire. Fu Wolfang Pauli a salvare il principio di conservazione e a trovare l’inghippo. L’elettrone che si liberava nel decadimento beta, disse Pauli, era accompagnato da una particella invisìbile, con la quale divideva l’energia disponibile! Pauli inizialmente aveva chiamato la particella neutrone, ma quando nel 1932 fu chiesto ad Enrico Fermi se questo fosse lo stesso neutrone che sta nel nucleo degli atomi, si ebbe come risposta: «No!!! Il neutrone di Pauli è assai più piccolo!». «Allora è un neutrino?» «Si è così. Disse Fermi».

La particella “fantasma” di cui stiamo per parlare dettagliatamente, ebbe il suo battesimo dal nostro grande Fisico e da allora i misteri intorno alla sua natura non sono ancora stati chiariti. Vediamo di chiarirli.

Il mistero della massa

Bisogna premettere che le particelle sub-atomiche non sono come arance, piene di succo e di polpa, eppure hanno quella proprietà, che in fisica si chiama massa. Inoltre hanno un’altra proprietà che si chiama carica. Non pensate che siano concetti facili da capire la massa e la carica. Nel mondo di tutti i giorni, quando prendiamo su la borsa della spesa, piena di bottiglie di birra e di scatolame, crediamo di comprendere… Anche per la carica, ci hanno fatto vedere esperimenti dove strofinando la penna sulla lana, questa poi tira su pezzi di carta. In fisica nucleare dovete immaginare le particelle come se fossero coccodrilli che vi possono venire addosso, mentre voi state immersi in acqua. Ebbene, è più pericoloso stare vicino a coccodrilli enormi, ma affatto aggressivi o a piccoli coccodrillini estremamente aggressivi?

Avete capito cos’è la carica, credo!

Ora vi spiego bene la massa: vi hanno regalato dei coccodrillini neonati e voi li avete gettati nella vostra vasca da bagno. Poi vi siete dovuti assentare un mese da casa per lavoro. Rientrando a casa, c’è da temere che aprendo la porta del bagno vi imbattiate in enormi rettili, che vi possono mangiare in un boccone? Assolutamente no, se nessuno ha dato da mangiare a quegli “animaletti”. In mancanza di cibo, nessun animale diviene gigantesco. Questa è una fondamentale lezione di fisica nucleare! La più importante. Pensate che Peter Higgs è divenuto il Fisico più famoso del mondo, per aver riflettuto sul fatto che in mancanza di massa da mangiare le particelle sub-nucleari non diventano piene di massa!

Due diverse correnti di pensiero sull’origine della massa

La prima e più accreditata è quella corrente di pensiero che fa capo alla “scuola” di Peter Higgs: l’atomo è come un convitto di frati, in mezzo ai religiosi si aggira un sant’uomo che dà da mangiare a tutti. Il sant’uomo per analogia è il Bosone di Higgs. La seconda, meno accreditata, poiché fa capo alla mia personale scuola, è men che una corrente di pensiero, tuttavia dopo il mancato risultato della Particella di Dio a Ginevra è la più probabile: negli shell elettronici e nel cuore del nucleo atomico vi è una specie di “pozzo senza fondo”, da dove le particelle attingono la massa. (Quello che genericamente ha preso nome di Vuoto Quantomeccanico. C’ è il V.Q.M. leptonico da dove i “leptoni” o particelle “leggere” succhiano la massa, come con la cannuccia delle bibite, e il V.Q.M. adronico da dove gli “adroni” o particelle “massicce” succhiano come pompe idrovore, copiosamente, massa)

Il grande mistero epistemologico e fisico del neutrino “privo” di massa

Qualora io non avessi saputo che il termine “privo” deriva dal Latino “primus” = che sta avanti a tutti, avrei fatto solo la scoperta di fisica straordinaria, che dà ragione del comportamento “sfonda-materia” del neutrino, ma non avrei potuto spiegarvelo nel modo che lascia i Fisici esterrefatti, poichè per loro, abituati a correlazioni fisico-matematiche, non ci possono essere particelle sub-nucleari prive di massa, semmai con massa tendente a zero. Del resto, ricordo quando il grande Gell-Mann espresse il desiderio di capire l’etimologia di tutte le parole e I’origine delle parole stesse in tutte le lingue dei mondo. Erano gli anni in cui gli fu conferito il Nobel per la scoperta dei quark. (Colgo l’occasione per promettervi un articolo sulla ragione per cui si parlano diverse lingue nel globo-sferico terrestre, che non sarà di Fisica)

Ora, purché non vi impressioniate troppo, guardate quant’è inquietante la ragione del fatto che il neutrino debba essere privo di “m”. Vi premetto cosa succede al neutrino, incontrando la materia. Pensate, che se tutto l’universo fosse di piombo, il neutrino l’attraverserebbe tranquillamente, senza il minimo “impatto”.

Normalmente, quando due atomi o due particelle si scontrano frontalmente, accade qualcosa. Nel caso di specie degli atomi, vi è una sorta di “air bag”, rappresentato dalla cosiddetta “barriera di Coulumb”, vale a dire da quella repulsione elettrostatica, che per effetto della stessa polarità di “carica”, fa da respingente, prima ancora che vi possa essere un impatto. Ovviamente, quando la velocità di impatto è tale, che la quantità di moto vince la “barriera di Coulumb”, avviene un “impasto”: gli elettroni e i protoni di un atomo s’impastano con quelli dell’altro e viene fuori un nuovo atomo avente per numero atomico la somma dei due. (Due atomi di alluminio n.a. 13 scontrandosi potrebbero dare un atomo di ferro n.a. 26)

Del pari, quando un protone si scontra con un elettrone, si forma un neutrone e l’impatto è accelerato anche dalla carica contraria che li fa attrarre ancor di più. E’ quello che accade nelle stelle, con la neutronizzazione. Il bello è che quando si incontrano anche i quark, di cui è fatto un neutrone, sapete cosa viene fuori? (Quarkizzazione di una stella!) Resta un buco nero. State per capire uno dei più grandi misteri del Creato!!! Ma certo! Scontrando la vostra “panda” con un’altra utilitaria non viene fuori una “audi”, perché nel nostro mondo macroscopico le dimensioni non si impastano. (Rileggetevi il mio articolo sul n° 11). Nel mondo sub-atomico è molto più evidente come funziona la realtà: ogni particella “vive” nella sua dimensione fermionica e l’incontro di particelle diviene il passaggio da una dimensione ad un’altra. E il neutrino allora?

Ci siamo. Siamo arrivati al punto cruciale: il neutrino non “vive” in nessuna dimensione fermionica. E’ “borderline” rispetto all’esistenza. Un fantasma, insomma!!! (I fantasmi attraversano porte, muri maestri, montagne e non si fanno niente… nei films…) Dove s’indova il neutrino? La risposta risolve un annoso problema della fisica nucleare, che sembrava irrisolvibile. Uno di quelli che hanno fatto impazzire fisici da quasi un secolo, ormai. Da questo momento tutto quello che leggerete è da ritagliare e mettere via. Era il lontano Dicembre 1976, quando uno studente di Fisica, che si chiamava come me, perché ero io circa 30 anni fa, prese carta e penna e si mise a disporre tutti gli elettroni intorno al nucleo, secondo un ordine molto diverso da come erano disposti sui libri. (V. Figura 1)

Il criterio seguito: dovetti tener conto del dato concettuale che, a partire dal nucleo, i livelli atomici dovevano essere tanti, quanti quelli funzionali a distribuire il numero di elettroni x. in cui l’ultimo si allineava con tutti gli ultimi orbitali a massimo livello energetico, contenenti l’elettrone con lo spin nello stesso verso. Ne derivarono 8 livelli. Anche la dicotomia dei “gruppi” orbitali divisi per livello energetico s,p,d, veniva fuori perfetta. Orbitali tipo “s” e “p” fino al numero atomico 18, livello quantico n=3, dopodiché un salto al livello quantico n=4 per gli elettroni 19 e 20 e una bella “regressione” al livello 3 per collocare giustamente l’elettrone 21, che ha si regredito di livello, ma beneficia di un orbitale di tipo “d”.

E nel nucleo compare giustamente il primo barione a spin 3/2! Sembrava la perfezione fatta rappresentazione grafica. Avevo capito perfettamente il criterio dell’aufbau atomico. (Aufbau in tedesco significa nientepiù che edificio. Certo questa parola mi ha aiutato a concepire l’atomo come un palazzo dove c’è la scala A con 50 inquilini e la scala B con 62 inquilini, per un totale di 112 e dove gli scantinati sono 9 in meno degli appartamenti, dacché il Creatore ha dovuto scavarvi il “pozzo senza fondo” che serve ad attingere la massa di cui si nutrono le “unità abitative”, nonmeno per far “viaggiare” la gravità all’interno degli atomi, ovvero come wormhole). Poi passai al ragionamento sui neutrini. Riflettei che le particelle neutre sono affiancate alle particelle cariche in un ordine che è diverso, se stiamo parlando del nucleo o degli shell elettronici.

Nel nucleo, dopo le particelle cariche + si affianca una neutra. Infatti dopo il Protone viene il Neutrone. Negli shell “prima” delle particelle cariche – si affianca una neutra. Infatti prima dell’elettrone viene il neutrino. Scrissi a quel tempo: “Per i leptoni (sono gli elettroni!) accade che le particelle neutre nel precedere quelle cariche (-), si ritrovino fuori dall’aufbau, sganciate così dal meccanismo di assorbimento della massa dal Vuoto Quantomeccanico”. Scusate se me lo dico da solo, ma è un capolavoro concettuale, che permette finalmente di capire il dilemma della fisica del neutrino “privo” di massa. E’come se i neutrini fossero “ospiti” dei palazzo atomo, sfrattati dalle mura dell’edificio, che rimangono pertanto fuori, senza nessuna possibilità di attingere massa dal pozzo “leptonico”, rappresentato da quelle 4 caselle nere che si vedono nell’ordine di riempimento dei livelli atomici della figura 1.

E’ forse un modo ingenuo e semplice di spiegare la fisica, ma se serve a capirla, mi sia consentito di ricorrervi. Come si “rivela” il neutrino? Questa è una bella domanda, che persino un medico-legate, non competente di fisica, riuscì a formularmi, dopo aver letto l’articolo su Newton, dove si parlava del progetto della Pirelli di comunicare attraverso getti controllati e modulati di neutrini. Debbo dire che, preso alla sprovvista, mi trovai sulle prime soverchiato dal paradosso particella-fantasma/possibilità di catturarla, perché quella domanda era emblematica di tutto il peso che sta sopportando il centro di ricerca diretto dal dottor Luca Gamberale, per far diventare realtà un sogno funzionante solo in teoria. Poi, risposi con rigore tecnico: «Devi pensare che il neutrino, quando viaggia isolato, in quanto svincolato dall’edificio atomico, è una particella fantasma. Quando, invece, fa parte dell’edificio atomico, immagina che sia come un ladro che si aggrappa ad un appartamento (elettrone) e anche ad uno scantinato di pertinenza di quell’appartamento (protone, neutrone ecc…); lanciando due corde con i rampini (bosone Z e bosone W rispettivamente). Un getto di neutrini riconducilo all’immagine di un’orda di ladri in gran numero. Come si fa ad avvedersi di loro? C’è un modo infallibile.

Scaraventarli dentro gli scantinati dell’atomo. Qualcuno di loro finisce tentato di afferrare quel sistema di corde a rampini a lui familiare, sollecitando la corda Z, da cui nel trambusto si libera un elettrone. L’elettrone liberato fa la spia che è arrivato un neutrino dentro il nucleo. Il problema è che è raro trovare un ladro stolto, che afferra il sistema di corde, e ne viene scovato uno ogni tanto, su una folla oceanica». Questa esemplificazione rende comprensibili le proporzioni pantagrueliche dei rivelatori di neutrini. Non a caso il primo rivelatore di neutrini pesava 25 tonnellate e si chiamava Gargamelle, come la madre del gigante Gargantua, la quale diede alla luce il suo titanico pargoletto da un orecchio, dopo essersi ingozzata di trippa e essersi chiusa l’alvo, come dicono i medici molto educati.

Il dottor Gamberale mi ha spiegato che hanno trovato un’alternativa al rivelatore gigantesco e questo mi rende possibilista sul fatto che davvero la Pirelli inventi la trasmissione a getto di neutrini. A questo proposito posso solo suggerire allo staff di Milano di esaminare attentamente il modello a 2 tipi di neutrini attaccati all’aufbau. Non sarei il solo fisico a pensare che i tipi di neutrini in gioco sono 2 e non 3. Anzi, è nota la difficoltà dei fisici a rivelare neutrini tauonici, che dovrebbero essere quelli più pesanti. La logica farebbe supporre che, i 3 tipi di elettroni (ammesso che ci siano) sarebbero:

  1. quelli leggeri lontani dal nucleo, che fanno parte dello shell esterno di atomi di alto numero atomico, es.: il Mercurio
  2. quelli medi, mediamente lontani dal nucleo, che fanno parte dello shell medio di atomi come per es.: lo Zinco
  3. quelli pesanti, vicini al nucleo, che fanno parte dello shell interno di atomi, come per esempio l’Idrogeno

Pertanto vi dovrebbero essere neutrini elettronici, neutrini muonici e neutrini tauonici. I Fisici importanti impegnati nella ricerca dei neutrini tauonici, non me ne vogliano, se li invito a vagliare la possibilità che siano 2 i tipi di neutrini. Gli elettronici e i muonici.

Un’idea da “confini della realtà”

Tanto alla fine di questo articolo sui neutrini, ciò che conta davvero non è se siano di 2 tipi o di 3 tipi, ma quello che mi hanno ispirato: la comunicazione istantanea! È a questo punto che per me è arrivato il momento della verità, che metterà la parola fine ad ogni dubbio sul fatto che accadrà o meno una rivoluzione epocale. Pensate alle ricadute sulla visione dell’Universo di fronte alla constatazione che ciò che inquadra con la telecamera una sonda in esplorazione sulla superficie del pianeta Marte, è visibile sugli schermi della NASA “istantaneamente” !!! Quando l’idea mi è balenata in mente, ne ho avvertito tutta la responsabilità. Non sto parlando di un’ipotesi teorica, ma di una cosa non solo fattibile subito, addirittura già sperimentata con esito totalmente positivo.

Il principio, concettualmente, è descrivibile cosi: avete presente una maniglia di una porta? Immaginate di prendere in mano una parte della maniglia e di portare l’altra parte su Marte e che, ruotando la maniglia, come per aprire la porta, possiate far ruotare la metà posta su Marte, come se vi fosse un quadrello lungo come la distanza Terra-Marte. Quando l’esperimento fu eseguito tra Ginevra e Roma, al posto delle maniglie che si abbassano, c’erano elettroni che cambiano di spin. Girando lo “spin” di quello a Roma, istantaneamente girava lo spin di quello a Ginevra e viceversa. Quale “quadrello” analogo all’asse di ferro della maniglia, congiungeva Roma con Ginevra? Avete riconosciuto la forma, a semi-T coricata, vero?

Già, è il mio Vuoto Quantomeccanico Adronico intra-nucleo, di tutti i nuclei, di tutti gli atomi dell’Universo. Questa nozione mancava in fisica quando l’esperimento Roma-Ginevra fu compiuto e per questo fu “archiviato”. Lo so, è sconcertante! Basta ritirare fuori dai magazzini quegli invertitori di spin e quei rivelatori di spin, e il trasmettitore istantaneo per equipaggiare la prossima spedizione su Marte e il gioco è fatto. Con pochi accorgimenti le variazioni di spin diventano informazioni audio e video e “tele-comandi i s t a n t a n e i”, laddove la luce viaggerebbe per 40 lunghi minuti. Pochi giorni dopo averla avuto l’idea ne ho parlato ai miei migliori amici. Il primo è stato il Professor Marco Tomaselli, del GSI di Darmstadt, che si occupa da anni di accoppiamento degli spin, con basi teoriche molto diverse dalle mie, ovviamente. Proprio perché l’accoppiamento degli spin in fisica resta un fatto ancora tutto da-chiarire vorrei che già domani fosse ripetuto l’esperimento Roma-Ginevra, con le distanze che la NASA può mettere a disposizione. Nel caso in cui lo spin s’invertisse istantaneamente alla distanza Terra-Marte, si invertirebbe altrettanto istantaneamente a distanza intergalattica, anche di miliardi di anni luce. Questo sancirebbe che l’Universo deve essere ridimensionato!

Massimo Corbucci

Tratto da Scienza e Conoscenza n. 12

Quel niente di un neutrino ultima modifica: 2011-10-05T18:54:52+00:00 da Richard
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Noi siamo l'incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all'autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)