Neutrini contro Einstein (ma anche no) – seconda parte

Altri risultati interessanti

Come abbiamo visto, la relatività ristretta parte dai seguenti presupposti:

a) tutte le leggi della fisica (sia meccaniche che riguardanti i campi elettromagnetici) devono rimanere invariate passando da un sistema di riferimento ad un altro in moto rettilineo uniforme rispetto al primo (principio di relatività);
b) la velocità della luce (e di ogni onda elettromagnetica) è sempre la stessa in ogni sistema di riferimento

e porta a questi risultati:

a) un osservatore in quiete, che osservi un sistema in moto rettilineo uniforme rispetto a lui, noterà che le distanze in quell’altro sistema si accorciano;
b) un osservatore in quiete che osservi un sistema in moto rettilineo uniforme rispetto a lui, noterà che le durate in quell’altro sistema si dilatano.

Ma non è finita qui. Gli sviluppi successivi sono ancora più interessanti. Il più noto è l’equivalenza massa-energia, vale a dire la famosa formula E=mc² (in realtà l’equazione più corretta è leggermente più complicata ma per noi andrà bene questa). Essa ci dice che l’energia contenuta in un corpo avente massa è enorme e dipende proprio dalla sua massa.

Ci sono vari modi per sfruttare questa equazione. Il più efficiente è far scontrare materia e antimateria (l’antimateria è composta da particelle identiche a quelle normali, ma con carica elettrica e altre caratteristiche opposte: ad esempio l’antiparticella dell’elettrone è chiamata positrone e ha massa uguale a quella dell’elettrone, ma carica positiva invece che negativa).

Un altro modo è fusione nucleare (grazie alla quale le stelle emettono energia, come luce, calore ed altre onde) che consiste nel fondere due atomi “piccoli”: l’atomo che si va a formare avrà una massa lievemente minore della somma degli atomi “padri” e questa differenza è emessa come energia.

L’altro risultato importante riguarda la massa stessa. La seguente equazione calcola la massa di un corpo in movimento:

m_rel è la massa del corpo in movimento (massa relativistica), m₀ è la massa del corpo in quiete (spesso si dice anche “a riposo”), v è la velocità del corpo e c è la velocità della luce.

Se v è molto vicina a c, la frazione v²/c² sarà quasi 1. Quindi 1 meno quasi uno è un numero molto piccolo. Se dividiamo allora la massa a riposo m₀ per un numero molto piccolo (ad esempio 0,00001) otteniamo un numero grande. Supponiamo che il nostro corpo abbia massa a riposo 1 kg. Supponiamo inoltre che viaggi a 0,999 c (99,9% della velocità della luce). Il calcolo dà 22 kg. Andando ancor più vicino (0,999999 c) otteniamo 707,1 kg! E’ facile capire che avvicinandosi maggiormente a c, la massa crescerà sempre più velocemente. Non sarà quindi possibile arrivare alla velocità della luce perché la massa (cioè la resistenza al moto) tende a diventare infinita.

Bisogna fare attenzione quando diciamo “massa”. Qui intendiamo sempre la massa inerziale, cioè la resistenza all’accelerazione. Non dobbiamo immaginare che nel corpo nascano particelle dal nulla che lo “ingrossano”. Non avviene in effetti nulla di tutto questo. Semplicemente, la resistenza all’accelerazione diventa fisicamente insormontabile.

In altre parole un corpo dotato di massa (quando è a riposo) non può viaggiare alla velocità della luce. Al massimo abbiamo la luce stessa, che viaggia alla velocità della luce, ed è composta di particelle chiamate fotoni che però hanno massa a riposo zero (per modo di dire, visto che non possono essere rallentati, quindi la massa a riposo è solo un parametro fittizio).

Ed è proprio qui che arriva il problema dei neutrini.

grazie ai primi commentatori che mi hanno spiegato come fare apici e pedici