Qual'è la Velocità della luce

La velocità della luce è stata determinata nel vuoto dove il suo valore viene considerato come costante fisica: si propaga in linea retta alla velocità esatta di 299 792 458 m/s. Per semplicità corrisponde a circa 300 000 km/s. Oggi 7 dicembre Google celebra il 340° anniversario della determinazione della velocità della luce. Nel doodle animato apparso in home page del motore di ricerca viene rappresentato astronomo danese Ole Rømer (foto), al quale si riconosce la prima misura quantitativa della velocità della luce (corrispondente a circa 300 000 km/s) avvenuta nel 1676.

Nel logotipo costruito nel doodle di Google, viene rappresentata la luna di Giove “Io” perchè la determinazione della velocità della luce da parte di Ole Rømer avvenne proprio durante l’osservazione di 140 eclissi della luna di Giove, Io. Era il 1671, Jean Picard e Rømer si trovavano a Copenaghen, mentre l’astronomo Giovanni Cassini faceva le sue osservazioni da Parigi. L’anno successivo Rømer si recò a Parigi e continuò a osservare i satelliti di Giove come assistente di Cassini. Confrontando tutte le misurazioni dei tempi tra le eclissi (in particolare di Io) si accorsero che diventavano più brevi quando la Terra si avvicinava a Giove e più lunghi quando la Terra si allontanava. Questa è stata la prima misurazione della velocità della luce, “la luce impiega del tempo per raggiungerci” alla Terra.

“Rømer stimò che il tempo impiegato dalla luce per percorrere il diametro dell’orbita terrestre, una distanza di due unità astronomiche, fosse di circa 22 minuti. Questo si rivelò essere di più del valore accettato ai giorni nostri, che è di circa 16 minuti e 40 secondi”.

La celebrazione con il doodle di Google di oggi, avviene perchè il 7 dicembre del 1676 (340 anni fa) vi è una pubblicazione ufficiale della scoperta di Ole Rømer dal titolo “Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Roemer de l’Académie des sciences“.

La velocità della luce non è infinita, è sempre relativa

Per darvi un esempio pratico possiamo dire che viaggiando dalla terra alla luna, una distanza di 384 400 km, la luce ci impega circa 1,28 secondi (considerando la distanza media centro terra/centro luna). All’inizio del novecento anche il grande fisico Albert Einstein nella sua teoria della relatività affrontò il tema della velocità della luce. Secondo il fisico le leggi di Newton e Galileo sono valide ed applicabili solo quando le velocità sono molto inferiori a quelle della luce, come nel nostro mondo ordinario.

Come spiegato in questa pagina, benché nelle teorie fisiche, a tutto il XX secolo, la velocità della luce non è considerata superabile, e questo coerentemente con le osservazioni sperimentali, esistono situazioni, nell’ambito della meccanica quantistica, dove si osservano effetti istantanei, quindi di velocità infinita, come l’entanglement quantistico, dove, benché non si trasmetta informazione a velocità infinita, a velocità infinita si teletrasporta quantisticamente uno stato quantico. Gli effetti sono stati osservati sperimentalmente.

Che cosa succede se i neutrini superano la velocità della luce

Nel 2011 l’esperimento Opera (link) aveva rilevato che i neutrini viaggiano più veloci della luce, ma verifiche successive hanno dimostrato che si trattava di un errore sperimentale e che sono necessarie ulteriori misurazioni per stabilirne la reale velocità. Anche altri laboratori nel mondo stanno valutando questa ipotesi, molto interessante perché contrasta con le ipotesi della Teoria della relatività di Einstein. Come avvengono le misurazioni? Quali sono i margini di errore? E che cosa succederà se verrà confermato?

“I neutrini riescono, infatti, a viaggiare alla velocità della luce grazie ad una loro peculiare caratteristica: la bassissima (~ 10-46 cm2) capacità di interazione con la materia (detta sezione d’urto).

La maggior parte dei neutrini attraversa il Sole e la Terra quasi senza interagire”.

Gianpaolo Bellini è professore di Fisica all’Università Statale di Milano. E’ portavoce dell’esperimento Borexino (link) per lo studio dei neutrini solari, frutto di una collaborazione internazionale, che si svolge nei Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, proprio accanto all’esperimento Opera. Oggi anche Borexino è impegnato a ricalcolare la velocità dei neutrini per verificare i risultati ottenuti. Guarda l’intervista di Linx al professore Bellini in questo video.

Formula per calcolare la Velocità della luce

La velocità della luce si calcola con la formula c = λ · v nella quale c è velocità della luce nel vuoto che vale 3 · 108 m/s, λ è la lunghezza d’onda che si misura in metri, v è la frequenza che si misura in Hz (Hz = 1/s). La luce si propaga nel vuoto con una velocità pari a 3 · 108 m/s e di moto rettilineo uniforme.

La velocità della luce si può quindi calcolare anche con la formula c = s / t in cui c = velocità della luce in m/s; s = spazio percorso in metri; t = tempo impiegato. Pertanto, moltiplicando la velocità c per il tempo t è possibile determinare lo spazio percorso dalla luce (s = c · t). Convertiamo il tempo in secondi: 1 minuto = 60 s. Quindi lo spazio percorso dalla luce in un tempo di un minuto (60 s) è pari a:

s = c · t = 3 · 108 m/s · 60 s = 1,8 · 108 m

Pertanto lo spazio percorso dalla luce in 60 s è pari a 1,8 · 108 m.

Andrea TosiScienzaTopDoodle,Neutrini,Ole Rømer,Velocità della luce
La velocità della luce è stata determinata nel vuoto dove il suo valore viene considerato come costante fisica: si propaga in linea retta alla velocità esatta di 299 792 458 m/s. Per semplicità corrisponde a circa 300 000 km/s. Oggi 7 dicembre Google celebra il 340° anniversario della determinazione...