Il 12 luglio 2018, gli scienziati dell'IceCube Neutrino Observatory hanno annunciato la scoperta di neutrini ad alta energia. Questa scoperta ha confermato ancora una volta la correttezza del fisico più famoso del XX secolo.
Anche misteriose particelle spettrali, che interagiscono a malapena con la materia ordinaria, seguono la teoria generale della relatività, confermando ancora una volta la correttezza di Einstein. Ad oggi, queste particelle subatomiche ad alta energia forniscono la migliore prova del principio di Lorentz.
Il principio di Lorentz è la pietra angolare della teoria della relatività di Einstein, che afferma che tutti gli oggetti seguono le leggi della fisica fintanto che si muovono a velocità costante. Secondo un aspetto della teoria della relatività, tutti gli oggetti osservano la stessa velocità della luce, anche se si muovono a velocità diverse. Un astronauta che si muove a una velocità di un milione di chilometri all'ora osserverà la stessa velocità della luce di una lumaca che striscia su un sentiero in un villaggio. Osserveranno la luce muoversi a una velocità di 299.792 chilometri al secondo.
Tuttavia, gli scienziati non hanno smesso di testare la teoria della relatività di Einstein dal 1905, da quando l'ha pubblicata per la prima volta. Negli anni '50, quando furono scoperti i neutrini, alcuni esperti si chiedevano se le particelle scariche obbedissero al principio di Lorentz. I ricercatori si chiedevano se una forza misteriosa chiamata violazione di Lorentz potesse far cambiare il loro comportamento a questi oggetti, confutando le teorie di Einstein.
Il rapporto tra le probabilità di transizione dei neutrini verticali e orizzontali nell'osservatorio IceCube / The IceCube Collaboration.
In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Physics, gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge e l'IceCube Collaboration presso la stazione Amundsen-Scott al Polo Sud hanno scoperto che anche i neutrini obbediscono alla teoria della relatività.
Dopo aver analizzato i dati raccolti nel corso di due anni dal rilevatore di neutrini IceCube da un gigatone, i ricercatori hanno concluso che non erano state trovate anomalie che indicherebbero il mancato rispetto delle leggi di Einstein da parte dei neutrini.
"Abbiamo cercato deviazioni che violano Lorentz, ma non siamo riusciti a trovare", afferma l'autore principale, professore di fisica al MIT. "Questo chiude il libro sulla possibilità di violazione di Lorentz per un numero di neutrini ad alta energia per un tempo molto lungo".
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Seguendo il principio di Lorentz, i ricercatori possono prevedere il grado di oscillazione dei neutrini di una data massa. Ciò significa che un neutrino deve percorrere determinate distanze prima di diventare un muone. Qualsiasi deviazione da questo principio sarebbe sufficiente per trasformare la teoria della relatività di Einstein, almeno a livello dei neutrini.
Tuttavia, sia questo studio che i suoi risultati sono diventati scoperte eccezionali nel mondo della scienza, poiché per la prima volta i ricercatori hanno avuto l'opportunità di studiare i neutrini ad alta energia sulla Terra. E se si verificasse la violazione di Lorentz, sarebbe molto facilmente rilevabile a energie così elevate.
"Siamo stati in grado di definire i confini di questo campo ipotetico, che sono molto, molto più accurati di tutti i precedenti", afferma Konrad.
Vladimir Mirny
