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Antimateria vs Materia. Perché la Seconda ha Prevalso sulla Prima dopo il Big Bang? L’Esperimento Incredibile

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Tra i misteri irrisolti da fisici, astronomi e planetologi, nonché cosmologi, c’è sicuramente quello dell’antimateria. Assodata la teoria sull’origine dell’Universo più condivisa, quella del Big Bang, gli scienziati ancora non si spiegano come mai l’antimateria, teorizzata inizialmente a livello di sistema, abbia avuto la peggio.

Big Bang

Secondo il modello del Big Bang, entrambe le componenti, materia e anti-materia, erano presenti nella fase in cui tutto ebbe inizio (seppur sia poi necessario capire cosa ci fu prima di questa “scintilla” n.d.r.). Dopo il grande scoppio, l’equilibrio si ruppe e la materia, o meglio, ciò che noi chiamiamo con questo nome, ebbe la meglio sull’antimateria.

Un esperimento potrebbe dare inizio a una lunga serie di ricerche che risolveranno quest’enigma o che daranno comunque indicazioni più consone. Di recente alcuni scienziati hanno pensato bene di creare un esperimento davvero grandioso, visto che coinvolge 12 Paesi, tra cui l’Italia (Università di Napoli, Padova, Roma Sapienza e Politecnico di Bari coordinate dall’Istituto Nazionale di Fisica Nuclerare – INFN). Tokai to Kamioka (T2K), questa la sua denominazione, ha cercato di capire cosa sia accaduto nel Big Bang coinvolgendo le particelle più sfuggenti dell’universo: i neutrini e il loro “alter ego”, gli anti-neutrini.

I Risultati

L’esperimento ha avuto dei risultati sorprendenti perché dall’analisi dei dati si è rilevato che gli antineutrini sono meno propensi a trasformarsi rispetto ai neutrini. Tali particelle, dunque, hanno una certa resistenza ad assumere le caratteristiche tipiche di quelle che esistono in natura, ovvero:

  • Neutrini (o anti-neutrini) elettronici.
  • Mu.
  • Tau.

Tale capacità a trasformarsi viene definita nel gergo scientifico con il nome di “oscillazione”, fenomeno teorizzato dal fisico italiano Bruno Pontecorvo negli Anni 50 e dimostrato da poco con le nuove tecnologie a disposizione.

Gabriella Catanesi, responsabile per l’Infn del progetto T2K, ha sottolineato come ci sia stato un risultato fortemente caratterizzante e sostanzialmente veritiero. Un risultato che identifica proprio questa diversa propensione ad assumere quelle date forme da parte della materia e dell’anti-materia delle particelle elementari denominate “neutrini”:

I nuovi risultati dimostrano, con una certezza del 99,7% ,che il fenomeno dell’oscillazione si verifica con probabilità diverse per i neutrini rispetto agli antineutrini

Neutrini: Cosa Sono

I Neutrini sono delle particelle elementari la cui natura è ancora lungi dall’essere compresa totalmente, anche in ragione della loro caratteristica peculiare, l’essere sfuggenti per definizione. Secondo i dati e le informazioni elaborate dai fisici nucleari, infatti, in un secondo ben 60 miliardi di neutrini attraverserebbero la punta di un dito, ossia lo spazio occupato da questa parte anatomica presa a riferimento, senza lasciare alcuna traccia.

Per creare esperimenti che riguardino i neutrini, occorrono grandissimi macchinari, tecnologia immensa ed esperimenti enormi nonché potenti. Per quanto piccolissimi e velocissimi, i neutrini rappresentano il fascino stesso del mondo che non vediamo, quello invisibile con cui comunque siamo a contatto ogni giorno sin dalla notte dei tempi.

L’Esperimento

Per arrivare a simili risultati, l’esperimento T2K ha utilizzato un acceleratore di particelle localizzato nel Paese del Sol Levante (da qui il nome dell’esperimento). Il Japan Proton Accelerator localizzato nel villaggio di Tokai, ha prodotto fasci di neutrini e anti-neutrini inviandoli al rilevatore sotterraneo Super-Kamiokande a 295 Km.

Questo rilevatore, creato ad hoc con 11.000 occhi elettronici, riesce a “osservare”, o meglio, individuare le dinamiche di queste particelle elusive che hanno interagito con 50.000 tonnellate di acqua purissima. Una misura che determina la grandezza dell’esperimento stesso e quanta organizzazione occorra per riuscire a visualizzare l’immensamente piccolo.

Prodotto questi fasci, si sono analizzate le differenze di oscillazione per comprendere se esistessero differenze nella simmetria teorizzata per una molteplicità di leggi deputate a descrivere come si comportano le particelle elementari.

Catanesi individuando le finalità dell’esperimento stesso, spiega perché si è agito in questo modo:

Durante il tragitto gli antineutrini si trasformano da un tipo a un altro, oscillando da muonici in elettronici

L’obiettivo di T2K è cercare differenze nel comportamento fra neutrini e antineutrini, per capire – aggiunge – se la simmetria fra queste due componenti viene violata, contrariamente a quanto accade per la gran parte delle leggi che descrivono il comportamento delle particelle elementari.

Simmetria vs Asimmetria: Origine dell’Universo

L’esperimento, dunque, cerca di risolvere il dilemma amletico riguardo la teoria del Big Bang e sul fatto che sia caduta l’originale simmetria che ha consentito poi la creazione del tutto. Una conoscenza che subito pone in essere altre domande davvero affascinanti: dopo quest’evento iniziale, dov’è finita l’anti-materia, perché non vediamo anti-galassie, anti-pianeti o addirittura un anti-universo formato da queste particelle?

Catanesi spiega che il fatto di aver visto questa differenza di oscillazione potrebbe rappresentare una spiegazione verosimile del perché nell’universo osserviamo molta più materia rispetto all’anti-materia.

Certo, l’esperimento non è dirimente, come abbiamo detto inizialmente, ma presuppone diverse ricerche che dovranno seguire per confermare, chiarire e specificare altre risposte.

(…) l’avere osservato che il numero di antineutrini che si trasformano da un tipo a un altro è inferiore rispetto ai neutrini può essere importante per spiegare perché oggi nell’universo vediamo più materia che antimateria. Si tratta di un punto di partenza. Occorreranno, infatti, misurazioni più precise per confermare queste indicazioni. Per questo stiamo lavorando per migliorare ancora il nostro apparato, che potrà aiutarci a dare una risposta al problema dell’antimateria mancante dell’universo