Big Bang: i misteri delle particelle

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L’universo era caldo e denso e questa condizione ha portato ad un’espansione, che dura tuttora, accompagnata da un progressivo raffreddamento. In conseguenza di ciò la materia si è separata in tante parti che oggi chiamiamo corpi celesti, che hanno dato vita a loro volta alle galassie. Non sappiamo se l’universo è davvero infinito, ma questa sua continua espansione ci avvicina più di ogni altra cosa al nostro concetto di infinito.

Tale teoria, nota come ‘Teoria del Big Bang’, ancora oggi considerata la più accreditata tra tutte quelle proposte per spiegare da dove veniamo, non dice però da cosa è nata la materia iniziale e non ci dà informazioni sulla cosiddetta 'materia oscura', ovvero quella grande parte di materia (circa il 90 per cento) di cui abbiamo solo informazioni indirette ma che non è mai stata osservata.

E se i due problemi avessero una comune origine? Questo è quello che si sono domandati i cosmologi riuniti in un meeting presso l’University of Michigan (Usa) organizzato da Scott Watson della Siracuse University di New York. Egli stesso afferma che “l’ipotesi non è una possibilità esotica”.

La fisica delle particelle prevede un’antiparticella per ogni particella esistente, anche se non tutte sono state ancora scoperte. Pertanto, ad esempio, per ogni neutrino dovrebbe esistere un antineutrino. Per questo le moderne teorie della fisica cosmologica non riescono a spiegare perché il Big Bang avrebbe dovuto creare in misura diversa materia e antimateria. Tuttavia gli esperimenti condotti negli acceleratori di particelle hanno dimostrato che ogni 10 miliardi di antiprotoni ci sono in realtà 10 miliardi di protoni più uno. Questa è probabilmente l’asimmetria che ha dato origine all’universo. Il quesito a questo punto è: perché?

Diverse proposte di spiegazione sono state avanzate dagli studiosi, tra le quali forse la più accreditata nasce dalla forza di interazione debole, che, a differenza delle altre tre forze fondamentali della fisica (gravitazionale, elettromagnetica e di interazione forte) non rispetta la simmetria nota come ‘simmetria CP’, che consiste fondamentalmente nell’ottenere sempre una particella dall’inversione della carica o delle coordinate spaziali di una particella esistente. In pratica significa che se si inverte la carica (o il sistema di riferimento) di una particella se ne dovrebbe ottenere un’altra esistente. Ma quando la forza in gioco è di interazione debole questa simmetria non è rispettata e, a fronte di una serie di particelle, non esistono le corrispondenti antiparticelle.

In modo analogo si potrebbe essere formata della materia, oggi chiamata oscura perché nessuno l’ha mai osservata, che manifesta effetti di gravitazione, cioè interagisce con la materia visibile mediante la forza di attrazione esistente in tutto l’Universo tra i corpi, ma della quale non è possibile ottenere la luce dalla quale dimostrare inequivocabilmente la sua esistenza.

Il campo di ricerca è molto affascinante e tocca temi di grande interesse perché indaga le origini di tutto quello che vediamo e di quello che ancora non riusciamo a vedere. Per questo gli studi non si fermano e promettono di andare sempre avanti.

Roberta De Carolis

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