Nessun risultato dagli studi sull'asimmetria dell'Universo

Secondo la teoria, subito dopo il Big Bang dovrebbe essersi distrutto tutto: si cercano tracce di asimmetria tra materia e antimateria, per giustificare l'esistenza dell'Universo, ma finora la ricerca non ne ha trovate.

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Non sappiamo perché l'Universo esiste: se le teorie sono giuste, dovrebbe essersi distrutto nel suo primo istante.|Artem Mironov/Insight Astronomy Photographer of the Year 2017

Per gli astronomi e gli astrofisici la "domanda delle domande" è una sola: com'è possibile che l'Universo esista? Non si può certo dire che sia una domanda davvero originale... Tuttavia, dal momento che astronomi e astrofisici hanno una teoria sulla nascita dell'Universo e sui suoi primi istanti di vita, e dal momento che in base a quella teoria l'Universo non dovrebbe proprio esistere, ecco che siamo qui a parlarne, appunto perché ci siamo. Allora torniamo alla domanda, che nuovi e recenti studi ci dicono che è giusto farsi.

 

Il problema nasce dal fatto che secondo la teoria corrente della nascita dell'Universo, il Big Bang, o comunque durante le sue primissime fasi, si creò una quantità identica di materia e antimateria.

 

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Se il Big Bang ha generato materia e antimateria nella stessa quantità, perché tutto non si è annichilito? Perché esiste la materia?

Sapete quando si dice questo è male? Perché l'antimateria è del tutto simile alla materia, ma con carica elettrica opposta: i nostri elettroni hanno carica elettrica negativa (è una convenzione), gli elettroni dell'antimateria hanno invece carica positiva (e, sempre per convenzione, si chiamano positroni). Quando materia e antimateria entrano in contatto vanno incontro a annichilazione, che vuol dire una istantanea e catastrofica liberazione di energia che distrugge e annulla tutto, lasciando solamente il vuoto, anzi il nulla, inteso come assenza di tutto.

 

Se tutta la materia e tutta l'antimateria, generate in quantità uguali dal Big Bang, avessero subito questa sorte... non saremmo qui. E invece eccoci, 13,8 miliardi di anni dopo l'esplosione primordiale. Ci sono molti studi ed esperimenti che hanno cercato di spiegare questo stato di fatto, descritto come asimmetria dell'Universo, ma nonostante i progressi nessuno è esaustivo.

Dov’è l’asimmetria? I fisici e gli astronomi da tempo cercano di isolare una qualche differenza fondamentale tra materia e antimateria, qualcosa che giustifichi il fatto che una parte della materia non è annichilita e, anzi, dai primordi dell'Universo ha creato tutto ciò che vediamo e noi stessi.

 

Se c'è una soluzione, è ancora sfuggente: una recente ricerca condotta nei laboratori del CERN, pubblicata il 19 ottobre, ha concluso che le cariche opposte di materia e antimateria dovevano essere esattamente identiche, opposte ma equivalenti, e quindi... com'è sopravvissuta la materia? Per Christian Smorra, uno dei ricercatori, «un’asimmetria tra materia e antimateria deve esistere da qualche parte, ma non riusciamo a trovarla: non riusciamo a individuare il punto di rottura dell'asimmetria».

 

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Materia e antimateria sono identiche, ma con carica elettrica opposta.

Proprio identiche. Le proprietà magnetiche degli antiprotoni, la versione di antimateria dei protoni, erano tra le ultime cose rimaste in cui cercare il disequilibrio, ma neppure le misurazioni più accurate hanno evidenziato discrepanze.

 

Per questo tipo di ricerca i fisici hanno utilizzato una cosiddetta trappola di Penning: è un dispositivo in grado di intrappolare particelle cariche di materia o di antimateria all'interno di potenti campi magnetici ed elettrici, perché non è per niente facile mantenere in vita una particella di antimateria senza che annichilisca con una qualunque particella di materia attorno.

 

I ricercatori sono riusciti a studiare particelle di antimateria per oltre 400 giorni, complessivamente. Sono state sottoposte a campi magnetici estremamente intensi, che hanno permesso di ottenere valori delle loro caratteristiche con una precisione 350 volte superiore a tutte le letture precedenti. Ciononostante non è stata trovata alcuna differenza tra antiprotoni e protoni.

 

Eppur ci siamo. Conclusione, tutti indietro ai blocchi di partenza: la domanda è lecita, è giusta, e ancora non ha risposta. I ricercatori sostengono che bisogna proseguire su due strade: la prima, sfruttando le potenzialità dei supercomputer per simulare le condizioni che potevano esserci subito dopo il Big Bang e vedere se dalle simulazioni vengono fuori nuove idee; la seconda... bisognerà forse aspettare nuove tecnologie, nuovi acceleratori di particelle ancora più potenti dell'LHC, che pure è la macchina più complessa e potente mai costruita, e cercare ancora più in dettaglio le differenze che devono esistere tra materia e antimateria. Altrimenti rischieremmo di non esistere.

25 Ottobre 2017 | Luigi Bignami