L’Universo esiste ed è ordinario… o quasi. Il caso dell’asimmetria cosmologica

L’Universo esiste ed è ordinario… o quasi. Il caso dell’asimmetria cosmologica

La nostra esistenza è l’esito di una contesa cosmica che risale a 13,82 miliardi di anni fa. Conosciuta come asimmetria barionica, essa consiste nell’asimmetria tra materia ordinaria e antimateria, che sarebbe identica alla prima se non fosse per la carica elettrica, la quale risulta di segno opposto. Una delle sue componenti basilari, il positrone, fu predetta nel 1930 dal fisico e matematico britannico Paul Adrien Maurice Dirac e due anni più tardi individuata nei raggi cosmici dal fisico statunitense Carl David Anderson. Il positrone rientra nelle antiparticelle che sono alla base dei cosiddetti antielementi che aggregandosi formano antimolecole. Mentre per scoprire il primo antinucleo, quello dell’antideuterio, bisognerà aspettare al 1965, quando, venne rilevato grazie al primo acceleratore di particelle del CERN, il Proton Synchrotron.

Il primo positrone (l’antiparticella dell’elettrone) identificato mediante una camera a nebbia.

Adesso entra in gioco la teoria della relatività ristretta, formulata nel 1905 dal fisico e filosofo tedesco Albert Einstein, che stabilisce l’equivalenza e il fattore di conversione tra l’energia e la massa. Questo concetto sta alla base dell’annichilazione, un processo strettamente legato al dilemma dell’asimmetria cosmologica. Dopo il Big Bang, infatti, l’antimateria si annichilò con la materia ordinaria venendone a contatto e la sua massa venne totalmente convertita in energia causando un’emissione di raggi gamma, radiazioni elettromagnetiche molto energetiche. Perciò non esiste una simmetria totale, ovvero la parità tra materia ed antimateria, altrimenti l’Universo come lo conosciamo oggi non esisterebbe affatto: ci sarebbe stata un’annichilazione assoluta che avrebbe privato l’universo non solo dell’antimateria, ma anche di quella ordinaria.

La materia è sopravvissuta allo scontro universale tra l’ordinario e la sua contro parte a causa di meccanismi che sono tutt’oggi oggetti di studio. Nel 1967 il fisico sovietico Andrej Dmitrievič Sacharov dimostrò che la causa dell’asimmetria fra materia e antimateria è da ricercare nei processi di decadimento delle antiparticelle, che differiscono da quelle delle particelle ordinarie. Per indagare su questo
mistero, i fisici delle particelle cercano di riprodurre sperimentalmente le condizioni primordiali dei primi istanti di vita dell’Universo mediante scontrari fra particelle ad elevata energia cinetica.

L’Organizzazione europea per la ricerca nucleare si occupa anche di questo: dei fasci di protoni sono accelerati dal LINAC, dal Proton Synchrotron Booster e poi dal Proton Synchrotron, quindi vengono fatti scontrare per produrre antiprotoni e con un anello di accumulazione, Antiproton Decelerator, questi ultimi sono rallentati ed inviati ai rispettivi esperimenti.

La soluzione dell’enigma ne porterà con sè tanti altri.

Giovanni Cozzolongo 

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