Quando non fidarsi di uno studio scientifico? Dietro le quinte di un circolo vizioso accademico

di Andrea Giammanco*

Nella prima puntata di questa mini-serie avevo portato l’esempio di un articolo che, pur avendo superato la peer-review, mostrava a un occhio esperto vistose “red flag”: dal giornale che l’aveva ospitato alle credenziali degli autori. Ci sono però casi in cui questi criteri non bastano: lavori di scarsa o nulla validità scientifica riescono occasionalmente a passare le maglie della peer-review, in buona e cattiva fede, anche su riviste di tutto rispetto e con autori dalle credenziali accademiche impeccabili.

Anche stavolta porto un caso reale in cui mi sono imbattuto. In accordo con la redazione di Query Online non farò nomi né darò referenze: lo scopo non è la gogna. Chi vuole dettagli, può scrivermi in privato. Per comodità uso nomi di fantasia: il protagonista sarà il Prof. X, fisico in pensione ma ancora instancabilmente attivo scientificamente (o pseudo-scientificamente…)

Seguire il filo d’Arianna delle pubblicazioni del Prof. X e dei suoi collaboratori, tutte peer-reviewed e quasi tutte in giornali di buon livello, è stato un viaggio al confine tra scienza e fantascienza. Si parla infatti di reattori ad antimateria: ebbene sì, proprio la tecnologia che alimenta le astronavi di “Star Trek”. Nella nota saga spaziale, il funzionamento di tali reattori richiede l’uso di “cristalli di dilitio”, un materiale immaginario; e anche nel mondo creato dalla fantasia del Prof. X le esigenze di copione hanno richiesto un catalizzatore molto peculiare, le cui proprietà potrebbero evocare più di un’analogia con il celebre “Ghiaccio-Nove” dell’omonimo capolavoro di Kurt Vonnegut.

Io sono stato tirato dentro questa storia da un giovane imprenditore che voleva la mia opinione sulle presunte scoperte del Prof. X. Era stato invitato a un incontro di fund-raising per una start-up che prometteva un’energia nucleare rivoluzionaria, alternativa a fissione e fusione, impressionando con una lunga bibliografia di pubblicazioni scientifiche. I lettori di Query Online conoscono bene il caso della “Fusione Fredda”: da allora non hanno smesso di emergere annunci miracolosi di energia inesauribile. L’imprenditore, dotato di una solida formazione tecnico-scientifica, pur non rilevando red flag evidenti sospettava che qualche dettaglio di fisica delle particelle elementari potesse sfuggirgli — così ha pensato bene di chiedere un parere a me, che ci lavoro.

Anche qui, come nella prima puntata, ho subito avuto la sensazione che qualcosa non tornasse, e ho dedicato un po’ di tempo a verificarla. Lo racconto per aiutare i lettori a sviluppare lo stesso istinto e riconoscere alcuni segnali d’allarme, anche senza essere degli esperti.

Un punto cruciale va chiarito subito: molti degli articoli di Prof. X et al. affrontavano temi lontani dalla mia specializzazione, e in quei casi non ero in grado di valutarne la correttezza. Solo nei passaggi che toccavano la fisica delle particelle potevo affermare con sicurezza che contenevano sciocchezze ben nascoste tra le affermazioni corrette. Quando trattavano invece aspetti della fisica atomica, nella mia ignoranza li trovavo plausibili — ma ho contattato a mia volta un esperto di quel settore, che li ha trovati letteralmente ridicoli. Lui, analogamente, non avrebbe avuto da ridire sugli aspetti di mia competenza: la natura fortemente interdisciplinare del progetto rendeva difficile cogliere tutte le falle in una volta! È probabilmente proprio questo che ha permesso al gruppo di superare il filtro della peer-review: in una scienza sempre più specializzata, non è facile trovare revisori competenti su più di uno dei campi coinvolti.

L’idea di base del Prof. X è che la fusione nucleare possa essere catalizzata da particelle di antimateria, in particolare antiprotoni. La sua prolifica bibliografia dell’ultimo decennio (in precedenza, nella sua lunga e onorata carriera, si era occupato di tutt’altro) affronta tutti i passaggi logici necessari per realizzare quest’idea.

L’antimateria non è fantascienza: teorizzata un secolo fa da Dirac, la produzione di antiparticelle oggi è routine in molti laboratori di fisica delle alte energie come il CERN. L’antimateria non può essere prodotta da sola, e neppure la materia: nascono sempre insieme. Un’antiparticella è sempre uguale in massa e opposta in carica alla corrispondente particella, e quando si incontrano si annichilano, liberando energia. E con sufficiente energia si possono creare nuove coppie particella-antiparticella: ad esempio un protone e un antiprotone. Nell’idea del Prof. X, proprio l’antiprotone è la chiave di tutto: la sua annichilazione con un protone genera nuove coppie particella/antiparticella di massa minore, come muoni e antimuoni, a loro volta capaci di catalizzare la fusione tra nuclei di idrogeno, deuterio o trizio, producendo così energia.

La fusione catalizzata da muoni è un processo reale, osservato sperimentalmente; un’idea affascinante ma, almeno finora, troppo inefficiente per produrre energia utile. La promessa del Prof. X starebbe nell’aumentare di molti ordini di grandezza il numero di muoni generati, e questo grazie alle annichilazioni protone–antiprotone. Per valutarne la plausibilità occorre però stimare quanti muoni si producono in media e quanta energia viene loro trasferita, tenendo conto che l’annichilazione genera anche altre particelle che si spartiscono l’energia disponibile. Questi calcoli sono complessi ma noti da decenni e oggi facilmente accessibili anche tramite software dedicati. Curiosamente, però, nessuno degli articoli del Prof. X cita alcuna di queste fonti o utilizza questi programmi; per il risultato invece rimandano tutti a uno dei suoi primi articoli di questa strana serie. Articolo pieno di approssimazioni grossolane e formule naif per le quali si rimanda all’ennesimo articolo scritto da se stesso.

Ma questo non è nemmeno il problema principale, per un fisico. Da dove proviene l’antiprotone che inizia tutta la catena di reazioni? Noi di solito gli antiprotoni li produciamo (in coppia con i protoni corrispondenti) con degli acceleratori di particelle di alta energia; ma qui la premessa è che, affinché la produzione di energia sia sostenibile, tutte le energie in input devono essere basse. Per la “soluzione” a questo problema si rimanda come al solito ad altri articoli del Prof. X, nei quali si ipotizza che un neutrone, attraverso un altro processo, si liberi e mentre è libero si trasformi spontaneamente in anti-neutrone, poi decada in protone attraverso il noto decadimento beta.

Qui gli autori mescolano alcuni fatti veri per arrivare a una conclusione fuorviante. Per esempio: è vero che i neutroni liberi decadono spontaneamente in protoni, ed è vero che esistono processi in cui particelle si trasformano in antiparticelle. Ma non è vero che ciò valga per i barioni (categoria di particelle che include protoni e neutroni), perché il numero barionico deve conservarsi. Il Prof. X ribatte che il Modello Standard prevede eccezioni e che esistono anche teorie alternative dove non si conserva, che sono prese sul serio anche dai fisici del CERN. Formalmente corretto, ma tali eccezioni sono rarissime e osservabili solo ad energie cosmiche, e le teorie alternative testate al CERN richiedono super-acceleratori come l’LHC (dove comunque, finora, non sono mai stati trovate prove della loro correttezza) e non certo un “esperimento da tavolo” come quello che riportano.

Nel sistema proposto dal Prof. X, per produrre energia in continuazione serve un nuovo materiale capace di fornire neutroni liberi e favorirne la trasformazione miracolosa in antineutroni, i quali decadrebbero in antiprotoni per potersi annichilare coi protoni producendo così i muoni, che infine catalizzerebbero la fusione nucleare e genererebbero l’energia promessa.

Secondo gli autori, questo materiale sarebbe un nuovo stato esotico dell’idrogeno, mai confermato da altri ricercatori, capace di indurre gli atomi vicini a unirsi alla sua struttura in una sorta di reazione a catena. L’analogia più immediata è con il ghiaccio-nove di Vonnegut: una volta formato, “contagerebbe” la materia circostante, trasformandola nella stessa fase. Secondo Prof. X et al., questo contagio riguarderebbe l’idrogeno, che pur essendo raro sulla Terra è abbondante nell’Universo, tanto che gli autori addirittura arrivavano a proporre che questo fenomeno ipotizzato possa spiegare la Materia Oscura.

Voglio aiutare i non esperti a riconoscere casi come questo. Tutt’altro che banale, visto che persino alcuni revisori di riviste scientifiche ci sono cascati! Come hanno fatto tanti articoli del Prof. X a passare la peer-review anche su riviste considerate rispettabili? Una spiegazione è l’interdisciplinarità. Quei revisori evidentemente hanno valutato ciò di cui erano esperti loro, in cui non hanno trovato errori. Ciò che non conoscevano lo trovavano spiegato in maniera plausibile e avranno fatto affidamento sull’assunzione che almeno uno degli altri revisori, se ci fosse stato un problema in quello, se ne sarebbero accorti. Ma se un lavoro che si basa sulla violazione della conservazione dei barioni viene sottomesso a una rivista di ingegneria nucleare, l’editor potrebbe non conoscere molti revisori esperti in fisica delle particelle; e viceversa, se un articolo accenna a stati atomici esotici, nei giornali di fisica delle particelle non ci sono gli esperti giusti. E una volta ottenuta la prima pubblicazione, le successive beneficiano del pregiudizio positivo: “se altri lo hanno accettato, allora sarà legittimo”.

Quindi quali sono le red flag che mi hanno indotto a spendere più tempo nell’esaminare questi articoli, fino a trovare i dettagli che mi hanno convinto della loro falsità?

Innanzitutto, le presunte prove sperimentali. Ovviamente Prof. X dice che ci sono; ma quasi tutte le figure di questi articoli sono sketch – molto ben fatti – dei processi fisici presunti, e grafici di calcoli teorici, mentre i veri dati sono pochissimi, e sempre gli stessi. Ma stiamo parlando di svariati articoli, in un arco di vari anni: strano che non abbiano continuato a prendere nuovi dati invece di continuare a citare quelli dei primi articoli. Dato che questi esperimenti sono effettuati con apparecchiature relativamente semplici ed economiche, non dovrebbe essere difficile farne di più, per aumentare la significanza statistica, testare i limiti di validità delle ipotesi, o anche solo per assicurarsi della riproducibilità del fenomeno. O forse, appunto, il fenomeno non è riproducibile?

Un’altra red flag è l’autoreferenzialità. Ogni nuovo articolo cita tutti i precedenti dello stesso gruppo, ma quasi mai lavori indipendenti. In un caso ho contato oltre cento riferimenti, di cui solo un terzo non firmati dal Prof. X, e tra questi ultimi nessuno supportava davvero le sue ipotesi.

Un altro elemento che ha contribuito al “successo” del Prof. X è stato il ritmo con cui questi articoli venivano pubblicati. In pochi anni, varie decine di lavori hanno visto la luce, ciascuno con piccole varianti sul tema. Questo crea l’illusione di una linea di ricerca florida e consolidata, quando in realtà si tratta spesso di variazioni minime presentate come risultati “nuovi”. La comunità scientifica è abituata ad associare un’alta produttività con la solidità di un programma sperimentale: più dati, più articoli, più conferme. Ma se ci si sofferma a guardare più attentamente questo corpus, sia l’addetto ai lavori che un profano dotato di spirito critico possono accorgersi di una ripetizione mascherata. Come una biblioteca intera costituita di un unico libro ripetuto in infinite edizioni diverse; l’apparenza di un coro, senza alcuna reale pluralità di voci. 

Questo esempio mostra come la peer-review, per quanto utile, non sia infallibile e nemmeno la reputazione dei giornali possa essere presa come garanzia sufficiente: serve sempre un occhio critico, perché persino un sistema pensato per garantire qualità può diventare, se aggirato con abilità, un cavallo di Troia che legittima l’inverificabile. È per questo che non si deve delegare ciecamente la propria fiducia ai soli meccanismi editoriali.

* Andrea Giammanco è fisico delle particelle al FNRS (Belgio), e direttore del Centre for Cosmology, Particle Physics and Phenomenology (CP3) a Louvain-la-Neuve. Lavora tra il CP3 e il CERN, è esperto di analisi dei dati del Large Hadron Collider e si occupa anche di applicazioni interdisciplinari, come la radiografia di vulcani e monumenti con i raggi cosmici.

Immagine di Gerd Altmann da Pixabay