Quando la notizia di una nuova scoperta scientifica esce dai laboratori e dai circuiti della stampa specialistica e approda sulle pagine dei quotidiani, non è raro che, leggendo quegli articoli, gli scienziati storcano il naso. E puntualmente si riapre il dibattito sull’opportunità di affidare la copertura delle notizie scientifiche a giornalisti non specializzati.

Non pensate però che il problema riguardi solo il nostro Bel Paese.

Qualche settimana fa una notizia in particolare ha dato via a una serie di titoli sensazionalistici da record. Se in Italia non se ne è parlato un granché, i giornalisti (e i titolisti) inglesi si sono scatenati: i fisici avevano osservato in laboratorio un liquido con ”massa negativa”, una scoperta in grado di sconvolgere la fisica. Alcuni si sono persino spinti fino a tirare in ballo gli immancabili buchi neri, ovviamente senza spiegare cosa c’entrassero o perché la massa negativa potesse dirci qualcosa in più sul loro conto.

Come stanno realmente le cose ce l’ha raccontato Sabine Hossenfelder, fisica teorica e divulgatrice. Nel suo blog Backreaction (che vi consiglio di seguire, è davvero interessante) ha spiegato che «No, i fisici non hanno creato la “massa negativa”», e che quei titoli erano in realtà il tentativo perpetrato dai giornalisti di riportare il contenuto di un lavoro intitolato Negative mass hydrodynamics in a Spin-Orbit-Coupled Bose-Einstein condensate, i cui autori, in un esperimento, hanno creato un condensato di Bose-Einstein che si comporta «come se avesse massa efficace negativa».

L’articolo di Sabine mi piace molto perché spiega particolarmente bene l’origine del problema: è stata la mancanza del termine “efficace” nel titolo dell’articolo scientifico e, di conseguenza, nei titoloni dei giornali a generare confusione. Perché, quando si tratta di scienza, le parole, tutte le parole, sono importanti.

Cerchiamo però di capirci qualcosa di più.

Tutto sta nel significato dato dai fisici al termine “efficace”, che non viene usato per indicare una proprietà fondamentale del sistema, bensì una emergente, e la cui definizione dipende spesso dal contesto in cui viene usato.

In elettrotecnica, per esempio, il valore “efficace” di una quantità periodica indica una sorta di media dei suoi valori istantanei, mentre in astrofisica il “raggio efficace” di una galassia è la distanza entro la quale è contenuta la metà della sua luminosità: non è il raggio della galassia, ma una quantità utile per calcolarne la massa.

E, come potrete ormai immaginare, la “massa efficace negativa” «non è una massa negativa», bensì «soltanto una quantità matematica utile per descrivere il comportamento del condensato».

Il condensato di cui si parla nell’articolo è una nube di atomi di rubidio intrappolata in una camera a vuoto e raffreddata fino a qualche frazione minuscola di grado sopra lo zero assoluto, in uno stato capace di rendere manifeste le proprietà quantistiche delle particelle. Tralasciando i dettagli, l’aspetto fondamentale per capire l’origine della confusione attorno all’articolo è che «per ricavarne la massa efficace, si considera la relazione di dispersione – ossia la relazione tra l’energia e la quantità di moto dei suoi costituenti – e si calcola la derivata seconda dell’energia rispetto alla quantità di moto. Quello che si ottiene viene chiamato l’inverso della massa efficace. E sì, può assumere valore negativo».

Non c’è nessuna ragione profonda a spiegare perché quella quantità sia chiamata “massa efficace”, si tratta di un mero “artefatto storico”: «Nel normale limite non relativistico [la relazione di dispersione che lega l’energia alla quantità di moto di una particella] è E = p2/m, e calcolando la derivata seconda di E rispetto a p si ottiene l’inverso della massa. Quindi, facendo lo stesso per qualsiasi altra relazione tra E e p, possiamo definire il risultato l’inverso della massa efficace. La nomenclatura ha senso in un contesto scientifico, ma è forse poco adatta ai titoli della stampa: “I fisici hanno creato qualcosa che per ragioni storiche chiamano ancora massa efficace negativa”».

In senso lato, interpretando il condensato come un fluido, quella della massa negativa potrebbe essere un’interessante modo di interpretare un comportamento particolare del liquido, dovuto alla sua natura quantistica: «la massa negativa significa dunque che se liberate il condensato dal potenziale che lo tiene intrappolato, prima inizierà a correre in tutte le direzioni. Poi [entrati nel regime di massa efficace negativa] non più».

Sabine propone un altro titolo accurato dal punto di vista scientifico: «I fisici hanno osservato un liquido che non corre via in tutte le direzioni». Secondo voi figurerebbe bene sulla homepage dei quotidiani nazionali? Ho qualche dubbio… Sicuramente non sarebbe un titolo acchiappa-click, e qui si capisce perché certi giornalisti abbiano preferito evidenziare altri aspetti dell’esperimento. Peccato che il risultato, senza dubbio interessante dal punto di vista scientifico, «non significa affatto che i fisici abbiano creato la massa negativa. E non ha niente a che fare con buchi neri, energia oscura, wormhole e cose del genere».

 

Fonti
No, physicists have not created “negative mass”, di Sabine Hossenfelder, Backreaction, 21 aprile 2017.

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