Falsificazione e patologia nella ricerca scientifica Alessandro Tredicucci NEST CNR-INFM Scuola Normale Superiore

Il caso Schön Tra 1998 e il 2001 Jan Hendrik Schön (prima post-doc, poi MTS ai Bell Laboratories nel gruppo di Bertram Batlogg) pubblica una serie di articoli che sconvolgono la ricerca in fisica della materia (laser e transistor organici/plastici, transistor molecolari, superconduttività nei fullureni etc.) Le scoperte sembrano porre le basi per il futuro di elettronica e fotonica Viene dato come candidato sicuro per un prossimo premio Nobel e viene scelto (anche se non ufficialmente) per dirigere il Max Planck in Germania

Opto-elettronica organica Low cost, flexibility, large area Transport is difficult (low mobility, contacting, doping, etc.) Efficiency decreases at high currents CMOS and lasers

Effetto Hall quantistico 2 Nobel: Von Kiltzing 1985 (intero) Laughlin, Störmer, Tsui 1998 (frazionario) Mai osservato in un materiale organico Livelli di Landau discreti (localizzazione in campo magnetico): E=(n+1/2) c Classico: R xy =B/eN Quantistico: R xy =h/ie 2 Frazionario: effetto collettivo, nuove quasi-particelle con quanti di flusso magnetico si comportano come se avessero carica frazionaria

Transistor molecolari Molecole futuro dellelettronica? Miaturizzazione estrema: singola molecola

Nuovi superconduttori Fullerene Polimeri Cristalli molecolari

I dubbi… Più di 80 articoli scientifici dal 2000 al 2002 (tra cui 8 Nature e 9 Science)! Nessuno riesce a riprodurre i risultati (in particolare lossido di alluminio usato come isolante non supporta campi elettrici così elevati) Si notano strani errori negli articoli Il tutto ovviamente supportato dallantipatia/invidia generata dal successo

Curve sperimentali identiche In almeno 8 casi esistono curve identiche (fino a cinque cifre signicative) pubblicate anche in articoli differenti che dovrebbero però rappresentare esperimenti completamente diversi.

Investigation Committee La Lucent nomina un comitato per investigare il caso 25 articoli sono incriminati Si riscontra unevidenza preponderante di falsificazione dei dati Nessun campione/dispositivo funzionante è disponibile Non esistono file con i dati numerici nudi e crudi degli esperimenti (erano in un vecchio computer e sono stati cancellati…) Schön viene licenziato La maggioranza degli articoli ritirati

Alcuni falsi evidenti Dati sperimentali troppo precisi

Come funziona la ricerca? Ricerca di base (anche applicata) Comunicare –Conferenze –Pubblicare –Brevettare –Press Release Sviluppo industriale Produrre –Brevettare –Press release –Produzione Fama, prestigio, carriera Carriera, soldi

Pubblicazioni scientifiche Meccanismo del peer reviewing per aver accesso alla pubblicazione Riviste di serie A, B, C, etc…più è importante la rivista più è difficile pubblicarci (ad es. Nature respinge circa il 90% degli articoli ancor prima di mandarli ai referee) Impact factor: numero di citazioni per articolo nei due anni successivi alla pubblicazione (Nature e Science sono il top ~ 30) Numero di pubblicazioni, impact factor, citazioni, (inoltre inviti e brevetti) sono il metro principale di valutazione del curriculum di uno scienziato

La responsabilità Primo autore e co-autori –Chi ha fatto che cosa? Supervisor? Internal release –Processo lento e possibile solo in grandi istituti con molte persone dello stesso campo Referee ed editori –Possono verificare la consistenza dei risultati e la correttezza di assunzioni e procedure ma assai difficilmente scoprire un falso. –Devono verificare che siano forniti tutti i dettagli necessari per poter ripetere lesperimento

Chi falsifica e perché? Burloni, scherzi etc. Folli o mentalmente instabili Ambizione, carriera Finanziamenti, pressione, obiettivi da centrare Non si rendono conto che stanno falsificando Casi patologici –Sono talmente conviti di unidea o teoria da inconsciamente trascurare, scartare, non vedere tutti gli elementi ad essa contrari. Esistono altri tipi di frodi: tipicamente furto dei risultati(vedi controversia HIV), o ostacolare indebitamente lavversario/competitore (ad es. mettendo volontariamente dati errati nelle pubblicazioni)

Autori improbabili JOURNAL OF STATISTICAL PHYSICS 48 (3-4): AUG Citazioni Phys. Rev. 73, 803–804 (1948) Bethe vinse il Nobel nel 1967

Unottantina di articoli inventati negli anni 70 e pubblicati su riviste anche prestigiose In realtà la sua affiliazione è la fabbrica di biclette paterna E sempre il solo autore di lavori sperimentali anche complessi Chi è la sig.ra Gavazza? Un caso Italiano

Altri casi celebri Ninov, elemento 118 (1998) Marion Brach (Lubeck University), Friedhelm Herrmann (Ulm University) ematologia e terapia genica Parte da rivelazioni di collaboratori su autoradiogrammi manipolati pubblicazioni falsificate Complicazioni personali Finanziamenti e cattedre V. Ninov et al., Phys. Rev. Lett. 83, 1104 (1999).

I confini Due aspetti critici: –presentazione dei risultati –scartare i dati non affidabili Smoothing, eliminare il rumore, focalizzare gli aspetti rilevanti (fit e dati originali) Misure diverse e/o ripetute condizionate da variabili esterne Misure su campioni diversi o in condizioni diverse Misure di contorno o illustrative Esempi peculiari: Millikan e la misura della carica dellelettrone Störmer e limmagine poster delleffetto Hall frazionario

Scienza patologica (Langmuir) Raggi N - René Blondlot, University of Nancy (1903) Polywater - Nicolay Fedyakin (1960) Fusione fredda - Fleischmann e Pons (1989) 1 The magnitude of the effect is substantially independent of the intensity of the causative agent. 2 The effect is of a magnitude that remains close to the limits of detectability; or, many measurements are necessary because of the very low statistical significance of the results. 3 It makes claims of great accuracy. 4 It puts forth fantastic theories contrary to experience. 5 Criticisms are met by ad hoc excuses. 6 The ratio of supporters to critics rises up to somewhere near 50 percent and then falls gradually to oblivion.

I tre casi Raggi N emanavano sia da oggetti animati che inanimati, erano appena visibili nelloscurità totale, venivano diffratti da parallelepipedi di Al. Wood ne dimostra lassurdità. Poliacqua, forma di aggregazione polimerica dellacqua più stabile dellacqua normale. La sua formazione ed esistenza contraddice la natura che osserviamo. Fusione fredda ottenuta a temperatura ambiente in cella elettrolitica. Semplicemente non in grado di fare misure accurate dei prodotti di reazione nucleari, né di rendersi conto che se fosse stato vero la radiazione emessa li avrebbe uccisi. Scorretti nella presentazione.

Conclusioni Esistono situazioni in cui il confine tra frode e pratica accettabile è labile: vanno limitate ad aspetti descrittivi o di contorno Esiste sempre il pericolo di diventare patologici o di sbagliare nellaccusare qualche ricerca di esserlo E fondamentale presentare e discutere a fondo i risultati con la comunità scientifica prima di annunciarli ai media Più leffetto è nuovo, inaspettato, originale, più bisogna considerare tutte le possibili controprove e obiezioni E basilare mettere in condizione gli altri scienziati di riprodurre i propri risultati Più la frode è rilevante, più facilmente sarà scoperta; meno è rilevante più è inutile I finanziamenti non deveno essere legati troppo al risultato Si può ancora falsificare gli esperimenti per passare un esame, ma fate attenzione ai chiodi…