Doua povesti din …fizica

Se vorbeşte adesea despre descongestionarea programelor de învăţământ, adesea prea încărcate cu informaţii neesenţiale (afirmaţie parţial adevărată). Dar nu s-a vorbit niciodată de înnoirea programelor şcolare. Ştiinţa evoluează cu paşi atât de mari, încât ceea ce se predă în învăţământul românesc se depărtează de actualitate cu o viteză echivalentă. În plus, profesorul este obligat – prin natura meseriei sale – să se informeze asupra celor mai recente evoluţii din domeniul pe care îl explică elevilor săi şi să le explice acestora.

În două articole succesive voi analiza două evenimente care – după părerea mea – ar trebui prezentate elevilor de clasa a XII-a, chiar dacă unul dintre ele este în contradicţie cu primul postulat al Teoriei Relativităţii Restrânse (predată în primul capitol), iar cel de-al doilea nu are legătură cu vreunul dintre subiectele predate în clasa amintită şi, în general, cu fizica predată în învăţământul preuniversitar: posibilitatea depăşirii vitezei luminii (în numărul de faţă al revistei) şi posibilitatea găsirii bosonului Higgs (în numărul următor).

Despre depăşirea vitezei luminii în vid

TRR (Teoria Relativităţii Restrânse), publicată de Albert Einstein în anul 1905, postulează constanţa vitezei luminii (care, astfel, nu se supune regulii de compunere din mecanica clasică, i.e., newtoniană) şi, drept consecinţă, imposibilitatea depăşirii vitezei luminii în vid (notată cu c şi având valoarea de aproximativ 300.000 km/s).

În ultimii trei ani, oamenii de ştiinţă de la laboratorul Gran Sasso din Italia (cel mai mare laborator subteran din lume), au efectuat o serie de teste cunoscute sub numele de experimentul OPERA (i.e., Oscillation Project with Emulsion-Racking Apparatus), care au avut drept scop iniţial detectarea transformării neutrinilor (1)  miu (νμ) în neutrini tau (ντ).

Neutrinii au fost generaţi la CERN, în Elveţia, la 732 km depărtare. Rezultatele acestor teste (publicate pentru prima oară în 22 septembrie 2011, în articolul Measurement of the neutrino velocity  vith the OPERA detector in the CNGS beam) au arătat şi altceva, anume că viteza particulelor amintite depăşeşte viteza luminii în vid, ceea ce ar avea drept consecinţă faptul că TRR este eronată. Conform măsurătorilor, neutrinilor le-a fost necesară o durată mai scurtă cu 60 de nanosecunde decât cea necesară luminii pentru a parcurge aceeaşi distanţă. La energia de 17 GeV (Giga electronvolţi), cu care neutrinii ajung la Gran Sasso, se estima (ca eroare experimentală previzibilă), o diferenţă relativă (i.e., (v-c)/c) de circa 10-19 (i.e., o zecime de miliardime), dar cele 60 de nanosecunde înseamnă o abatere măsurată de 10-5, adică mult mai mare.

Trebuie menţionat faptul că dacă alte experimente similare vor confirma faptul că viteza neutrinilor depăşeşte valoarea c, acesta ar fi – deocamdată – singurul tip de fapt experimental care infirmă TRR. Dar, conform regulilor de validitate a unei teorii ştiinţifice, nici nu este nevoie de mai multe pentru ca aceasta să fie infirmată.

Fizicienii americani de la Fermilab au obţinut – în experimentul MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search), început în 2005 – o abatere similară, pe o distanţă practic egală, dar atunci s-a considerat că erorile de măsură au fost prea mari pentru ca rezultatele să fie corecte.

Rezultatele raportate de la Gran Sasso sunt comentate în diverse moduri de fizicieni. Unii le acceptă, considerându-le un eveniment epocal (care zguduie fizica şi – odată cu ea – o bună parte din edificiul ştiinţelor naturale), în vreme ce alţii sunt sceptici în privinţa corectitudinii rezultatelor. Oricum, pasul următor constă în efectuarea altor măsurători în laboratoare independente, care să ducă la confirmarea sau infirmarea rezultatelor obţinute la Gran Sasso. Fizicienii de la MINOS (Fermilab) vor fi pregătiţi să reia măsurătorile peste câţiva ani.

Antonio Ereditato, şeful echipei OPERA, a afirmat – ca reacţie la neîncredrea scepticilor – că “Am vrut să găsim o greşeală, dar nu am găsit… Nu  susţinem nimic, vrem doar să primim ajutor din partea comunităţii ştiinţifice pentru a înţelege acest rezultat”.

Antonio Zichichi, profesor emerit la Bologna, a afirmat că întregul edificiu al fizicii este pe cale să se prăbuşească, căutând o ieşire din această situaţie prin invocarea posibilităţii ca – în drumul lor de la CERN la Gran Sasso – neutrinii să fi ales o scurtătură printr-o altă dimensiune a Universului.

Profesorul Jenny Thomas (University College din Londra, purtătorul de cuvânt al MINOS, Fermilab) spunea că “Impactul acestor măsurători, dacă ar fi corect, ar fi uriaş”.

Dacă rezultatele experimentului OPERA vor fi confirmate, nu înseamnă totuşi că Einstein a greşit în mod fundamental, ci numai că teoria lui va fi inclusă într-una mai „largă”, după cum fizica newtoniană (care explică – să spunem – aproximativ 99,9% din tot cee ce se întâmplă în Univers) a fost inclusă – ca un caz particular, valabil în cazul vitezelor mult mai mici decât cea a luminii în vid – în Teoria Relativităţii Restrânse.

Datoria profesorului de fizică este aceea de a prezenta elevilor săi acest eveniment experimental deosebit şi de a-l explica în termeni cunoscuţi lor.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *