AstroRubrica - Dove è finita tutta l’antimateria?
Nel nostro universo, le stelle, i pianeti, noi stessi e tutto ciò che vediamo intorno a noi sono costituiti da particelle di materia. Oltre alla materia, sappiamo che esiste una controparte opposta, costituita da particelle con la stessa massa ma di carica opposta, chiamate antiparticelle o particelle di antimateria. L’elettrone negativo, ad esempio, ha una particella con carica positiva chiamata positrone.
L'antimateria è al centro di uno dei più grandi misteri del cosmo e di uno dei più importanti problemi irrisolti della fisica contemporanea. L'attuale teoria del Big Bang, che descrive la nascita dell'Universo, ci dice che all'inizio avrebbero dovuto formarsi quantità uguali di materia e antimateria. Oggi, tuttavia, per qualche motivo sconosciuto, non c'è traccia di antimateria. Non sappiamo dove sia finita, né perché sia scomparsa, ma la risposta a questa domanda è profondamente legata al motivo per cui esistiamo.
Per comprendere meglio il problema, dobbiamo fare un passo indietro e parlare dei mattoncini fondamentali della materia. Tutto ciò che ci circonda è costituito da particelle, descritte da una teoria chiamata Modello Standard. Per ciascuna di queste particelle esiste una corrispondente particella di antimateria: stessa massa, ma carica opposta. Il concetto di queste antiparticelle è emerso quasi un secolo fa ed è stato confermato sperimentalmente con la scoperta del positrone, l’antiparticella dell’elettrone.
Ciò che è estremamente interessante è che quando una particella di materia e la sua antiparticella si incontrano si distruggono a vicenda. Questo fenomeno è noto come “annichilazione” e porta alla completa trasformazione di entrambe le particelle in energia, secondo la ben nota equazione relativistica E = mc².
Secondo la teoria del Big Bang, le condizioni nei primi istanti erano così estreme che si formavano continuamente coppie di particelle e antiparticelle. In un universo perfettamente simmetrico, quantità uguali di materia e antimateria si sarebbero annichilite a vicenda, e quindi completamente distrutte, lasciando solo energia sotto forma di radiazione.
Eppure non è quello che è successo, altrimenti non saremmo qui. In qualche modo, un minuscolo surplus di materia è sopravvissuto, ed è proprio da questo che si sono formate le galassie, le stelle e, infine, noi stessi. Gli scienziati ritengono quindi che esista una minuscola asimmetria nelle leggi della natura che favorisce la materia rispetto all'antimateria, ma la ragione esatta rimane un mistero.
Per testare queste ipotesi, fisici e astrofisici studiano l’antimateria sia sulla Terra che nello spazio. Ad esempio, sulla Stazione Spaziale Internazionale, l'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) studia i raggi cosmici nello spazio dal 2011, alla ricerca di tracce di antimateria primordiale.
Sulla Terra, nel frattempo, in grandi laboratori come il CERN, vengono prodotte antiparticelle e vengono progettati esperimenti per intrappolare e confrontare l’antimateria con la materia ordinaria. Infatti, anche se venissero scoperte piccole disparità tra queste particelle, cosa che finora non è stata osservata, ciò potrebbe aiutare a far luce sul motivo per cui la materia ha prevalso sull’antimateria nell’universo primordiale.
Comprendere la soluzione a questo problema significa capire perché il nostro universo è costituito quasi interamente di materia e, in ultima analisi, capire perché esiste qualcosa piuttosto che il nulla.
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