Perché l’Universo contiene qualcosa piuttosto che niente

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Materia e antimateria

Secondo i dettami della relatività einsteiniana e le leggi della teoria quantistica, con il Big Bang si sarebbe dovuto creare un numero uguale di particelle e dei loro opposti. Tuttavia, quando materia e antimateria si incontrano, si annichiliscono a vicenda, producendo pura energia. Pertanto, l’Universo dovrebbe essere vuoto.

Così ovviamente non è. Della popolazione originale di protoni ed elettroni dell’universo, approssimativamente solo una particella su un miliardo è sopravvissuta ai primi secondi della creazione. E’ comunque sufficinete per popolare i cieli di stelle, pianeti ed esseri umani.
In un Universo perfetto, quindi, non esisteremmo!

Le leggi della fisica non sono simmetriche?

Negli anni molti scienziati hanno cercato di capire come mai esiste questo disavanzo di materia.

Nel 1967, il fisico sovietico Andrei Sakharov ipotizzò che la materia e l’antimateria sarebbero sopravvissute alla loro reciproca distruzione perché le leggi della natura potrebbero non essere simmetriche.

In un Universo puramente simmetrico, la fisica dovrebbe funzionare allo stesso modo se tutte le particelle cambiassero le loro cariche elettriche da positive a negative o viceversa – e, allo stesso modo, se le coordinate di tutto il Cosmo fossero scambiate da sinistra a destra, come in uno specchio.

La violazione di queste condizioni – chiamate invarianza di carica e di parità (C e P, in breve) – farebbe sì che la materia e l’antimateria agiscano in modo diverso.

Nel 1957, Tsung-Dao Lee e Chen Ning Yang ottennero il premio Nobel per la fisica per aver proposto qualcosa del genere. Hanno suggerito che alcune “interazioni deboli” potrebbero violare la regola di parità, e gli esperimenti di Chien-Shiung Wu (non le è stato assegnato il premio) hanno confermato la teoria. La natura, in un certo senso, è mancina.

Nel 1964, un gruppo guidato da James Cronin e Val Fitch, che lavorava al Brookhaven National Laboratory a Long Island, scoprì che alcune particelle chiamate kaoni violavano sia le condizioni di carica che di parità. Questi scienziati hanno anche vinto un Nobel

Da allora sono stati scoperte piccole discrepanze tra materia e antimateria nel comportamento di altre particelle chiamate mesoni B, in esperimenti effettuati al CERN e altrove.

Sia i kaoni che i mesoni B sono fatti di quark, gli stessi tipi di particelle che compongono protoni e neutroni, i mattoni della materia ordinaria. Ma finora non c’è stata una violazione sufficiente da parte dei quark, di un fattore un miliardo, per spiegare l’esistenza dell’Universo così com’è oggi.

Entrano in scena i neutrini

I neutrini potrebbero essere la chiave di volta della situazione. Molti fisici teorici ritengono che trovare la violazione di CP e studiarne le proprietà nel settore dei neutrini potrebbe essere importante per comprendere l’asimmetria attuale tra la materia e l’antimateria.

I neutrini sono gli elementi più inconsistenti, bizzarri e sfuggenti della natura. Queste particelle subatomiche sono emerse dal Big Bang e fuoriescono continuamente dal Sole, dalle stelle che esplodono e da altre catastrofi cosmiche: inondano l’Universo e trapassano i muri e il nostro corpo a miliardi ogni secondo.

Alcuni esperimenti effettuati in Giappone hanno scoperto una leggera ma significativa differenza tra i neutrini e i loro opposti, gli antineutrini. Ciò fa pensare che nei primi momenti dell’Universo queste particelle potrebbero aver rovesciato l’equilibrio tra la materia e l’antimateria.

Si tratta però soltanto di un primo passo per la comprensione di questo mistero insito nell’Universo. Questa discrepanza è soltanto una delle numerose condizioni necessarie come soluzione al problema. Serviranno ulteriori esperimenti per dirimere con più efficacia la questione.

© New York Times

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