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Critiche metrologiche in merito alla sincronizzazione CERN-GS...

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Tetis

unread,
Oct 3, 2011, 1:05:36 PM10/3/11
to
... sono state espresse in questo articolo:

http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1109/1109.6160v2.pdf

da Carlo R. Contaldo. Sarebbe curioso che due distinte società
qualificate nei rilievi per mezzo di strumenti di trasferimento
temporale (orologi atomici) potessero non aver messo sull'avviso
rispetto ad un effetto che è un problema classico e ben noto (legato
alla rotazione terrestre) e che nessuno alla commissione metrologica
del CERN abbia pensato in anticipo a questo rilievo. Cosa ne pensate?


Luciano Buggio

unread,
Oct 3, 2011, 2:03:05 PM10/3/11
to
Cosa ne penso?
Che l'accordo sui GPS non c'è mai stato.

Vedi questo.

--------------
Hatch, ex presidente dell' Institute of Navigation e direttore (2004)
del Navigation Sistems Engineering presso la NavCom Technologies è uno
fra i più eminenti esperti mondiali del sistema di posizionamento
globale (GPS).
Riguardo alla questione se il GPS comprovi o meno la validità della
Relatività Speciale, egli è giunto a conclusioni
diametralemtne opposte rispetto a quelle di Clifford Will. In
"Relativity and GPS" egli sostiene che l'effetto della velocità
osservato sugli orologi del GPS contraddice totalmente le previsioni
della Relatività Speciale.

(Hatch, Ronald R. "Relativity and GPS, Part.I" - Galilean
electrodynamics 6(4): 51-57 -1995
(Hatch, Ronald R. "Relativity and GPS, Part.II" - Galilean
electrodynamics 6(4): 73-78 -1995)
-----------

Luciano Buggio
http://www.lucianobuggio.altervista.org

cometa_luminosa

unread,
Oct 3, 2011, 2:10:40 PM10/3/11
to
Ecco perche' con il mio navigatore satellitare non riuscivo mai a
trovare il box di casa! :-)

Tetis

unread,
Oct 13, 2011, 8:28:06 PM10/13/11
to
Sembra che cometa_luminosa abbia detto :

Non pensi comunque che si tratti di questioni disgiunte: la precisione
nella localizzazione non ha necessariamente a che vedere con la
precisione nella misura di grandi distanze, o sì? L'idea che ho è che
tu puoi costruire una rete di punti di riferimento trigonometrici a
maglie di, poniamo, dieci Km, all'interno di ogni "quadrante" hai una
capacità di localizzazione, esageriamo, al millimetro (60ns luce sono
18 metri), bene non è che questa precisione su scala di 1000Km scende
al centimetro nell'ipotesi di errori casuali, e se invece il bias è
sistematico? Arriva al decimetro? O più?


Paolo Russo

unread,
Oct 14, 2011, 7:05:56 AM10/14/11
to
Uno di questi giorni devo decidermi a ritirar fuori il libro
di RG dallo scaffale e stimare l'effetto di dilatazione
temporale prodotto dall'avere un Gran Sasso sopra la testa,
effetto certamente piccolissimo, ma potenzialmente in grado
di produrre un errore che aumenta con il passare del tempo.

Ciao
Paolo Russo "supponiamo che il Gran Sasso sia una sfera..."

BlueRay

unread,
Oct 14, 2011, 8:14:13 AM10/14/11
to
On 14 Ott, 02:28, Tetis <lje...@yahoo.it> wrote:
> Sembra che cometa_luminosa abbia detto :
>
> > On Oct 3, 7:05 pm, Tetis <lje...@yahoo.it> wrote:
> >> ... sono state espresse in questo articolo:
>
> >>http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1109/1109.6160v2.pdf
>
> >> da Carlo R. Contaldo. Sarebbe curioso che due distinte società
> >> qualificate nei rilievi per mezzo di strumenti di trasferimento
> >> temporale (orologi atomici) potessero non aver messo sull'avviso
> >> rispetto ad un effetto che è un problema classico e ben noto (legato
> >> alla rotazione terrestre) e che nessuno alla commissione metrologica
> >> del CERN abbia pensato in anticipo a questo rilievo. Cosa ne pensate?
>
> > Ecco perche' con il mio navigatore satellitare non riuscivo mai a
> > trovare il box di casa!  :-)
>
> Non pensi comunque che si tratti di questioni disgiunte: la precisione
> nella localizzazione non ha necessariamente a che vedere con la
> precisione nella misura di grandi distanze, o sì?

Sinceramente non mi e' chiaro in che modo esatto hanno effettuato la
misura/valutazione della distanza.

> L'idea che ho è che
> tu puoi costruire una rete di punti di riferimento trigonometrici a
> maglie di, poniamo, dieci Km, all'interno di ogni "quadrante" hai una
> capacità di localizzazione, esageriamo, al millimetro (60ns luce sono
> 18 metri), bene non è che questa precisione su scala di 1000Km
> scende al centimetro

non decimetro? 1mmX100

> nell'ipotesi di errori casuali, e se invece il bias è
> sistematico? Arriva al decimetro? O più?

--
BlueRay

Tetis

unread,
Oct 14, 2011, 10:27:27 AM10/14/11
to
Paolo Russo scriveva il 14/10/2011 :

> Uno di questi giorni devo decidermi a ritirar fuori il libro
> di RG dallo scaffale e stimare l'effetto di dilatazione
> temporale prodotto dall'avere un Gran Sasso sopra la testa,
> effetto certamente piccolissimo, ma potenzialmente in grado
> di produrre un errore che aumenta con il passare del tempo.

Dovrebbe essere meno di un picosecondo al secondo, stimato come
nell'esperimento Briatore Leschiutta. Me lo confermi? Ti ricordi se gli
intervalli misurati sono più lunghi in alto o in basso, cioè per
potenziali più o meno negativi? Se questo è l'ordine di grandezza
incide per molto molto poco su ciascun evento e comunque l'effetto è
meno (ma poco meno) del tempo risparmiato (o accumulato) dai raggi nel
passare 11Km sotto la superficie.

L'aspetto cumulativo non dovrebbe essere importante perché gli orologi
vengono ri-sincronizzati ogni tot, o vedi un modo in cui l'effetto
cumulativo potrebbe influire?

Paolo Russo

unread,
Oct 15, 2011, 7:35:31 AM10/15/11
to
[Tetis:]
> Dovrebbe essere meno di un picosecondo al secondo, stimato come
> nell'esperimento Briatore Leschiutta.

Cioe` in un solo giorno si potrebbero accumulare decine di
nanosecondi di sfasamento? Sarebbe forse la risposta, troppo
bello per essere vero.

> Me lo confermi?

Come potrei? Il libro e` ancora polverosamente insediato
nello scaffale. :-(

> Ti ricordi se
> gli intervalli misurati sono più lunghi in alto o in basso, cioè per
> potenziali più o meno negativi?

Boh? Dico solo che, a occhio, la presenza del monte sopra la
testa dovrebbe andare nella direzione di far ritardare
sempre piu' gli orologi nel laboratorio del Gran Sasso
rispetto a quelli del CERN.

> Se questo è l'ordine di grandezza
> incide per molto molto poco su ciascun evento e comunque l'effetto è
> meno (ma poco meno) del tempo risparmiato (o accumulato) dai raggi nel
> passare 11Km sotto la superficie.

Ma quest'ultimo errore non e` cumulativo.

> L'aspetto cumulativo non dovrebbe essere importante perché gli orologi
> vengono ri-sincronizzati ogni tot, o vedi un modo in cui l'effetto
> cumulativo potrebbe influire?

E quant'e` quel tot? OK, suppongo che sia scritto
nell'articolo, mi decidero` a leggerlo.

Ciao
Paolo Russo

Bruno Cocciaro

unread,
Oct 15, 2011, 8:16:24 AM10/15/11
to
"Paolo Russo" ha scritto nel messaggio news:j7bquv$59c$1...@dont-email.me...

> [Tetis:]

>> L'aspetto cumulativo non dovrebbe essere importante perché gli orologi
>> vengono ri-sincronizzati ogni tot, o vedi un modo in cui l'effetto
>> cumulativo potrebbe influire?

> E quant'e` quel tot? OK, suppongo che sia scritto
> nell'articolo, mi decidero` a leggerlo.

Non ricordo dove, ma mi pare di aver letto che il tot sia dell'ordine del
secondo.

> Ciao
> Paolo Russo

Ciao,
--
Bruno Cocciaro
--- Li portammo sull'orlo del baratro e ordinammo loro di volare.
--- Resistevano. Volate, dicemmo. Continuavano a opporre resistenza.
--- Li spingemmo oltre il bordo. E volarono. (G. Apollinaire)


Elio Fabri

unread,
Oct 17, 2011, 3:07:03 PM10/17/11
to
Paolo Russo ha scritto:
> Uno di questi giorni devo decidermi a ritirar fuori il libro di RG
> dallo scaffale e stimare l'effetto di dilatazione temporale prodotto
> dall'avere un Gran Sasso sopra la testa, effetto certamente
> piccolissimo, ma potenzialmente in grado di produrre un errore che
> aumenta con il passare del tempo.
C'e' un errore in quello che dici, e ora cerco di spiegare.

1. Nelle condizioni valide sulla Terra, l'effetto sugli orologi
dipende solo dal potenziale gravitazionale.
Quantitativamente, e' di circa 10^(-16) per metro di sollevamento nel
campo grav. della Terra.

2. Il pot. grav. (pot. centrifugo incluso) e' rappresentato prima di
tutto dal *geoide*, che e' una sup. equipotenziale.
Orologi che si trovano in punti diversi della Terra, ma entrambi sul
geoide, vanno d'accordo.

3. Gli scostamenti del geoide da una figura regolare (ellissoide di
riferimento) superano raramente i 100 m.
Come mai?
La spiegazione sta nella *isostaticita'*, ossia nel fatto che la
crosta solida galleggia sul mantello fluido.
I punti della crosta di maggiore spessore (montagne) affondano anche
di piu', per cui in condizioni di equilibrio non ci dovrebbero essere
neppure quelle piccole variazioni del geoide che ho detto.
Pero' l'equilibrio non e' perfetto (conflitto nel tempo fra orogenesi
e tendenza all'equilibrio); di regola il geoide e' un po' piu' alto in
corrispondenza dei monti, piu' basso negli oceani.

4. Dunque per valutare la desincronizzazione fra un orologio al CERN e
uno al LNGS bisognerebbe conoscere non quanta roccia hanno sopra, ne'
la loro quota sul livello del mare, ma la loro quota sul geoide.
Il LNGS sara' sopra il geoide, di forse 1000 m; ma non ho idea delle
condizioni a Ginevra. Se per ipotesi li' il CERN fosse in corrisp. del
geoide, le cose andrebbero al rovescio di come pensavi: un orologio al
LNGS *anticiperebbe su uno al CERN, dsi circa 10^(-13), ossia di circa
10 ns al giorno.


--
Elio Fabri

[...] il pilone era quasi completamente ricomparso, con il suo legno
nerastro e viscido circondato da grappoli di schiuma. Era la marea,
aveva cercato di spiegargli suo padre, ma lui aveva sempre saputo che
era il pilone. Solo che certe volte non lo si vedeva. Senza pilone,
non c'era nemmeno la marea.

Tetis

unread,
Oct 17, 2011, 7:23:32 PM10/17/11
to
Dopo dura riflessione, Elio Fabri ha scritto :
> Paolo Russo ha scritto:
>> Uno di questi giorni devo decidermi a ritirar fuori il libro di RG
>> dallo scaffale e stimare l'effetto di dilatazione temporale prodotto
>> dall'avere un Gran Sasso sopra la testa, effetto certamente
>> piccolissimo, ma potenzialmente in grado di produrre un errore che
>> aumenta con il passare del tempo.
[...]
> 4. Dunque per valutare la desincronizzazione fra un orologio al CERN e
> uno al LNGS bisognerebbe conoscere non quanta roccia hanno sopra, ne'
> la loro quota sul livello del mare, ma la loro quota sul geoide.
> Il LNGS sara' sopra il geoide, di forse 1000 m; ma non ho idea delle
> condizioni a Ginevra. Se per ipotesi li' il CERN fosse in corrisp. del
> geoide, le cose andrebbero al rovescio di come pensavi: un orologio al
> LNGS *anticiperebbe su uno al CERN, dsi circa 10^(-13), ossia di circa
> 10 ns al giorno.

Tu correttamente ti concentri sulla desincronizzazione fra i due
orologi atomici distanti, ma Paolo si preoccupava, mi sembra di
intuire, anche del fatto che l'orologio atomico del Gran Sasso sta
fuori del laboratorio, e che nel laboratorio usano un sistema di
temporizzazione al picosecondo, in verità nell'esperimento, e questo va
ricordato, l'orologio che misura il tempo di arrivo dei neutrini,
grazie ad una linea di ritardo calibrata e two way, è l'orologio
esterno e non quello interno.


Paolo Russo

unread,
Oct 18, 2011, 6:10:55 PM10/18/11
to
[Elio Fabri:]
> di regola il geoide e' un po' piu' alto in
> corrispondenza dei monti, piu' basso negli oceani.

Lo supponevo.

> [...]
> Il LNGS sara' sopra il geoide, di forse 1000 m;

Grazie delle spiegazioni dettagliate, ma il mio errore era
non di fisica ma di cultura generale; senza aver cercato
notizie in proposito e senza averci mai pensato, credevo
semplicemente che il laboratorio "sotto il Gran Sasso" fosse
al livello del mare (realizzato magari sfruttando una qualche
caverna naturale), e quindi sotto il geoide. Ovviamente per
realizzarlo hanno invece sfruttato un tunnel, e non si
scavano tunnel al livello del mare, costerebbe troppo...

[Tetis:]
> Tu correttamente ti concentri sulla desincronizzazione fra i due
> orologi atomici distanti, ma Paolo si preoccupava, mi sembra di
> intuire, anche del fatto che l'orologio atomico del Gran Sasso sta
> fuori del laboratorio,

Grazie ma in effetti non intendevo nulla di cosi'
dettagliato; quando ho scritto quel messaggio non avevo
ancora letto l'articolo. Credevo che, essendo impossibile
ricevere il segnale del satellite da sotto un monte, la
sincronizzazione fosse fatta ogni tanto, non in continuazione
come invece e` stata fatta.
Ora che ho letto l'articolo ho le idee un po' piu' chiare (e
penso di poter aggiungere che anche la critica di van Elburg
mi sembra del tutto campata in aria).

Ciao
Paolo Russo

Tetis

unread,
Oct 19, 2011, 1:38:57 PM10/19/11
to
Paolo Russo scriveva il 19/10/2011 :
> [Elio Fabri:]
>> di regola il geoide e' un po' piu' alto in
>> corrispondenza dei monti, piu' basso negli oceani.
>
> Lo supponevo.
>
>> [...]
>> Il LNGS sara' sopra il geoide, di forse 1000 m;
>
> Grazie delle spiegazioni dettagliate, ma il mio errore era
> non di fisica ma di cultura generale; senza aver cercato
> notizie in proposito e senza averci mai pensato, credevo
> semplicemente che il laboratorio "sotto il Gran Sasso" fosse
> al livello del mare (realizzato magari sfruttando una qualche
> caverna naturale), e quindi sotto il geoide. Ovviamente per
> realizzarlo hanno invece sfruttato un tunnel, e non si
> scavano tunnel al livello del mare, costerebbe troppo...

Di fatto però le anomalie gravitazionali non sono scontate come si
potrebbe pensare, ammesso di conoscere il tempo-potenziale sul geoide
di un orologio in un punto, quello interno al gran Sasso potrebbe
essere noto con precisione ben diversa per effetto delle differenze
nella deformazione crostale in risposta alle sollecitazioni mareali, se
l'effetto sul tempo è eliminato dall'uso di un solo orologio, un
problema nell'attendibilità delle coordinate e quindi della distanza,
ma i nostri eroi dicono di avere considerato con una certa cura questo
effetto e di poterlo ritenere controllatamente trascurabile. A dire la
verità per fugare ogni dubbio avrebbero potuto dotarsi di un sistema di
rivelazione dell'anoamalia installando un ulteriore orologio atomico
all'interno del laboratorio, calibrato su quello esterno, infatti per
distanze brevi una buona calibrazione relativa non richiede il
common-view.


> [Tetis:]
>> Tu correttamente ti concentri sulla desincronizzazione fra i due
>> orologi atomici distanti, ma Paolo si preoccupava, mi sembra di
>> intuire, anche del fatto che l'orologio atomico del Gran Sasso sta
>> fuori del laboratorio,
>
> Grazie ma in effetti non intendevo nulla di cosi'
> dettagliato; quando ho scritto quel messaggio non avevo
> ancora letto l'articolo. Credevo che, essendo impossibile
> ricevere il segnale del satellite da sotto un monte, la
> sincronizzazione fosse fatta ogni tanto, non in continuazione
> come invece e` stata fatta.
> Ora che ho letto l'articolo ho le idee un po' piu' chiare (e
> penso di poter aggiungere che anche la critica di van Elburg
> mi sembra del tutto campata in aria).

Sto cercando di andare nel merito di quella critica, spulciando
qualcuno dei riferimenti usati. Un articolo molto utile mi sembra
questo:

http://www.pttimeeting.org/archivemeetings/2010papers/paper40.pdf

la voce [23] dell'articolo.

//They were calibrated by the Swiss Metrology Institute (METAS) [21]
and established a permanent time link between two reference points
(tCERN and tLNGS) of the timing chains of CERN and OPERA at the
nanosecond level. This time link between CERN and OPERA was
independently verified by the German Metrology Institute PTB
(Physikalisch-Technische Bundesanstalt) [22] by taking data at CERN and
LNGS with a portable time-transfer device [23].//

Ora leggendo l'articolo mi sembra di capire che lo scopo di queste
calibrazioni è quello di sincronizzare in common view, appunto,
indipendentemente dal motu-proprio che l'oscillatore interno
all'orologio segue, questo può essere più o meno dell'intervallo
calibrato.

Varie note interne del laboratorio si trovano su questo sito:

http://operaweb.lngs.infn.it/Opera/phpmyedit/notes-pub.php?PME_sys_fm=0&PME_sys_fl=0&PME_sys_qfn=&PME_sys_sfn%5B0%5D=1&PME_sys_sfn%5B1%5D=2&PME_sys_sfn%5B2%5D=3&PME_sys_sfn%5B3%5D=-0

da qui prendo questa nota:

http://operaweb.lngs.infn.it/Opera/publicnotes/note134.pdf

L'altro punto è la determinazione della distanza, spiegata qui, nota
presa dalla stessa pagina:

http://operaweb.lngs.infn.it/Opera/publicnotes/note132.pdf

Sul resto, cioè sul metodo usato per stimare il tempo di volo dai dati
astronomici non si trova molto nell'articolo, il che lascia davvero
spazio al dubbio che quello che è stato fatto non sia altro che
prendere la distanza (nella cui misura l'effetto Sagnac è stato preso
in considerazione) e dividere per la differenza di tempo misurata dai
due orologi. Tra l'altro l'effetto Sagnac lo avevo già stimato prima
che il tizio uscisse con il suo articolo e non mi era sembrato arrivare
a più di 4 nanosecondi, da una stima sbrigativa. Nella nota che ho
linkato sopra l'effetto è considerato nel paragrafo 7.3 e loro che
hanno fatto i conti con la calcolatrice trovano 2.2 ns.

Ora mi sembra che il tempo dell'effetto Sagnac sia quello ottenuto
mandando un segnale orario dal centro del riferimento. Quindi il tutto
si riduce a stabilire se la sincronizzazione in common-view è la
medesima cosa.

Per approfondire ho trovato un articolo non molto aggiornato ma che
contiene tutti gli ingredienti essenziali per dirimere la questione:

http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1993/Vol%2025_13.pdf

Se ti va di ragionarci potremmo confrontare le opinioni.


> Ciao
> Paolo Russo


Paolo Russo

unread,
Oct 21, 2011, 5:51:21 PM10/21/11
to
[Tetis:]
> //They were calibrated by the Swiss Metrology Institute (METAS) [21]
> and established a permanent time link between two reference points
> (tCERN and tLNGS) of the timing chains of CERN and OPERA at the
> nanosecond level. This time link between CERN and OPERA was
> independently verified by the German Metrology Institute PTB
> (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) [22] by taking data at CERN
> and LNGS with a portable time-transfer device [23].//
>
> Ora leggendo l'articolo mi sembra di capire che lo scopo di queste
> calibrazioni è quello di sincronizzare in common view, appunto,
> indipendentemente dal motu-proprio che l'oscillatore interno
> all'orologio segue, questo può essere più o meno dell'intervallo
> calibrato.

Quello che ancora non ho capito e` a cosa serve l'orologio
portatile se si usa il satellite per sincronizzare i due
orologi distanti. Per verificarne il ritmo? Non si potrebbero
usare sincronizzazioni consecutive con il satellite anche per
quello? Come pure non ho capito come caspita fanno in common
view a localizzare un satellite - alla non piccola velocita`
a cui si muove - con un'approssimazione intorno al metro (un
errore di 10 m forse gia` basterebbe a produrre i famosi 60
ns di discrepanza).

> Sul resto, cioè sul metodo usato per stimare il tempo di volo dai dati
> astronomici non si trova molto nell'articolo, il che lascia davvero
> spazio al dubbio che quello che è stato fatto non sia altro che
> prendere la distanza (nella cui misura l'effetto Sagnac è stato preso
> in considerazione) e dividere per la differenza di tempo misurata dai
> due orologi.

Piu' che dubbio mi sembrerebbe quasi certo.

> Tra l'altro l'effetto Sagnac lo avevo già stimato prima
> che il tizio uscisse con il suo articolo e non mi era sembrato
> arrivare a più di 4 nanosecondi, da una stima sbrigativa.

Se intendi l'errore non relativistico dovuto alla rotazione
terrestre, e` la prima cosa a cui ho pensato anch'io. A
occhio mi veniva uno spostamento relativo certamente
inferiore al metro, quindi minore di 3 ns.
La RR non l'ho applicata, magari quando ho tempo ci provo,
solo che a naso mi pare duretta che un metro di spostamento a
bassa velocita` produca un effetto relativistico di venti.

> Ora mi sembra che il tempo dell'effetto Sagnac sia quello ottenuto
> mandando un segnale orario dal centro del riferimento. Quindi il tutto
> si riduce a stabilire se la sincronizzazione in common-view è la
> medesima cosa.

Non sono sicuro di capire a che meccanismo di errore stai
pensando.

> Per approfondire ho trovato un articolo non molto aggiornato ma che
> contiene tutti gli ingredienti essenziali per dirimere la questione:
>
> http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1993/Vol%2025_13.pdf

Anche troppi ingredienti per i miei gusti semplici. :-)
Potrebbe non bastare una vita a verificare tutte quelle fonti
di errore.

> Se ti va di ragionarci potremmo confrontare le opinioni.

Mi piacerebbe, ma come vedi sono un po' lento in queste
cose.

Ti confesso che quando sento dire che e` stato usato il
precisissimo metodo X, che consente una precisione pari a Y,
mi chiedo sempre se quella precisione sia anche accuratezza e
con quale metodo ancora piu' accurato l'abbiano verificata,
ma la mia ignoranza di tutti quei metodi non mi permette di
andare oltre il vaghissimo sospetto che l'idea che i neutrini
vadano alla velocita` della luce possa essere piu' affidabile
di tutto l'ambaradan che e` stato messo in piedi per
verificarla.

Ciao
Paolo Russo

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