Da Wired.it :
Le tracce di come la materia ha prevalso sull’antimateria poco dopo il Big Bang si troverebbero in particolari onde gravitazionali che derivano da stringhe cosmiche. In futuro rilevarle potrà dare prova di questa ipotesi
Perché esistiamo e siamo fatti di materia e perché la materia è preponderante rispetto all’antimateria? All’inizio, al momento del Big Bang, la quantità di materia e di antimateria erano probabilmente uguali. Secondo gli scienziati, a spostare l’ago della bilancia in favore della materia potrebbero essere stati i neutrini, particelle senza carica elettrica, che per questo possono comportarsi come materia o antimateria e favorire l’una o l’altra.
Oggi un gruppo internazionale, di cui fa parte l’università della California a Berkeley, ipotizza che le prove dell’intervento da parte dei neutrini in favore della materia sarebbero contenute nelle onde gravitazionali, le ormai note increspature dello spazio-tempo recentemente scoperte. Alcune di queste onde terrebbero traccia di come l’universo sia cambiato e di come la materia abbia avuto la meglio sull’antimateria. Gli autori hanno provato questa possibilità a livello teorico, attraverso complessi calcoli di fisica teorica e cosmologia. I risultati dello studio sono pubblicati su Physical Review Letters.
Siamo fatti di materia
L’antimateria è formata da antiparticelle, che hanno la stessa massa delle particelle della materia ordinaria ma alcune caratteristiche differenti, come la carica elettrica opposta. Quando particelle e antiparticelle si incontrano, secondo la fisica avviene un fenomeno per cui materia e antimateria si distruggono a vicenda, chiamato annichilazione. Nello scontro, in pratica, le particelle e le antiparticelle si annullano e si trasformano in altri tipi di particelle e in energia.
Secondo la teoria del Big Bang, all’inizio la quantità di materia e antimateria nell’universo era la stessa. Se tutto fosse rimasto così, materia e antimateria si sarebbero annichilate e oggi non ci sarebbe l’universo, non ci saremmo noi. Ma dato che non è così, cosa è successo, a livello fisico, che ha fatto prevalere la materia sull’antimateria?
Materia e antimateria, il momento chiave
Una teoria accreditata da numerosi scienziati afferma che sia avvenuta una transizione di fase, in cui i neutrini hanno agito trasformando l’antimateria o meglio hanno fatto prevalere la materia sull’antimateria. Sul quando sia accaduto potremmo già avere una risposta. “Circa un milione di anni dopo la nascita dell’universo”, ha spiegato il primo autore Jeff Dror, dell’università della California a Berkeley. “Da qui nasce la domanda fondamentale, ‘perché e come’?, di difficile risposta”.
Antimateria e stringhe cosmiche
Una transizione di fase avviene in generale quando la materia, o meglio un sistema fisico, cambia il suo stato di aggregazione: come quando l’acqua bolle e si trasforma in vapore oppure si raffredda e diventa ghiaccio. Ciò che è avvenuto all’universo è simile, anche se il cambiamento è ben più complesso da spiegare. In questa transizione la trasformazione dei neutrini (il loro decadimento) avrebbe creato una quantità leggermente maggiore di materia rispetto all’antimateria, che ha così rotto l’equilibrio fra le due. L’idea è che in questo complicato processo siano state create delle stringhe cosmiche, strutture subatomiche ipotetiche e ancora in corso di studio, che a loro volta avrebbero generato onde gravitazionali.
Le onde gravitazionali potrebbero aiutarci
Finora abbiamo rilevato onde gravitazionali che derivano dalla collisione di due buchi neri o di due stelle di neutroni (o di un buco nero e una stella di neutroni). Queste nuove onde gravitazionali da stringhe cosmiche sarebbero molto diverse e, grazie alle loro caratteristiche, terrebbero traccia della transizione di fase che ha cambiato l’universo, nonché permetterebbero di capire se l’ipotesi degli scienziati sta in piedi.
Scoprire le stringe cosmiche
Tutto questo è per ora soltanto teoria. Ci sarà un momento in cui diventerà pratica, ovvero sarà verificato sperimentalmente? La risposta è forse sì, e le onde gravitazionali prodotte dalle stringhe cosmiche potrebbero essere rilevabili da futuri osservatori internazionali come Lisa (Laser Interferometer Space Antenna) dell’Agenzia spaziale europea e Decigo (Deci-hertz Interferometer Gravitational wave Observatory) dell’Agenzia spaziale giapponese Jaxa, entrambi in fase di progettazione.
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