Un passo avanti verso il mistero dell’antimateria

Non vi è ancora una risposta soddisfacente al problema della quantità di materia rispetto a quella dell’antimateria, ma un esperimento durato dieci anni ha permesso di limitare l’insieme delle possibili soluzioni.

Forse la domanda più difficile per tutti gli studiosi dell’Universo rimane sempre la stessa: “Perché esiste l’Universo?”. Subito dopo, però, ne esiste un’altra: “Perché esiste più materia che antimateria?”. Un gruppo di ricerca del National Institute of Standards and Technology (NIST) americano ha appena concluso uno studio mostruosamente raffinato sul decadimento del neutrone, durato dieci anni, proprio per cercare di dare una risposta alla seconda domanda. Purtroppo i ricercatori hanno dovuto ammettere che la Natura ha mantenuto il suo segreto, ma sono riusciti a ridurre drasticamente il numero delle possibili risposte. Dobbiamo accontentarci, per adesso. Tuttavia, il tipo di studio potrebbe non essere lontano da un risultato eclatante.

Approfittiamo di questo non-risultato per fare il punto della situazione e per descrivere meglio in cosa consiste l’esperimento così sofisticato.

Quando si parla di antimateria si pensa subito alla fantascienza (tra parentesi… stiamo aspettando nuovi racconti per il nostro concorso letterario, siamo agli sgoccioli. Animo!) e invece si tratta di qualcosa di estremamente “reale”, come la materia che ben conosciamo. Il vero problema è che se ne è trovata troppo poca. Secondo le teorie della fisica, materia e antimateria dovrebbero esistere nella stessa quantità.

Quando una particella e la sua antiparticella vengono a contatto, esse si annichiliscono producendo un lampo di luce. La situazione attuale può solo spiegarsi col fatto che all’inizio dell’Universo la maggior parte della materia è sparita distruggendo completamente se stessa e l’antimateria corrispondente. Tuttavia, una piccola parte di materia è rimasta ed è proprio quella che ha poi creato tutto ciò che ci circonda, dalle stelle alle montagne, al più piccolo microbo.

La vera domanda è quindi: “Come è stato possibile che rimanesse più materia che antimateria?”. Lasciamo stare le risposte fantascientifiche del tipo: “Non l’abbiamo ancora trovata” con tutte le loro bizzarre conseguenze (quelle teniamole per il racconto…). Quello che servirebbe è una reazione fisica che si comporti in due modi differenti, favorendo maggiormente una soluzione. Questo vorrebbe dire che la Natura ne preferisce una rispetto a un’altra. La stessa cosa sarebbe allora potuta capitare nella creazione di materia e di antimateria. Se si sbaglia una volta, si può sbagliare altre volte!

Le teorie attuali sono moltissime, ma non si è ancora trovata una prova sperimentale di laboratorio che ne confermi anche una sola.

Ed eccoci all’esperimento appena concluso. Si è studiata la radioattività dei neutroni, il cui decadimento segue due vie diverse che possono essere identificate con speciali rivelatori.

Un passo avanti verso il mistero dell’antimateria

I due tipi di decadimento del neutrone produco entrambi un protone, un elettrone e un antineutrino, ma essi vengono espulsi con una diversa configurazione, identificata dal rivelatore. (Credit: emiT team)

L’esperimento non è nuovo. É stato tentato molte volte dando sempre come risultato una perfetta eguaglianza tra le due reazioni. Tuttavia, basterebbe una leggerissima differenza quantitativa per confermare che la Natura preferisce certe soluzioni ad altre. Si è quindi provato un’altra volta, utilizzando strumentazioni straordinariamente precise per un tempo molto lungo. Forse sarebbe stata la volta buona.

Fino ad adesso, però, niente da fare. Tuttavia, l’estrema sensibilità del rivelatore limita enormemente le numerose teorie sullo sbilanciamento tra materia e antimateria. Non solo. Proseguendo la ricerca con ulteriori miglioramenti si spera di diminuire ancora di più le possibili teorie esplicative. In tale modo si eviterebbero studi sicuramente diretti verso vicoli ciechi.
Che dire… speriamo in bene!

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8 Commenti

  1. scusa la mia ignoranza enzo, ma se i due decadimenti producono le stesse particelle qual’è il criterio per stabilirne la differenza? cioè…accenni ad una diversa configurazione…ma i prodotti sono sempre 1 protone, 1 elettrone e 1 antineutrino! forse in una configurazione si producono meno antineutrini che nell’altra? aiutami a capire per favore…e grazie comunque per i continui aggiornamenti che dai sui vari esperimenti in corso!

  2. E’ vero ciò che dice manik, se non ci sono differenze nelle particelle prodotte quali sono le differenze? Quante possibili spiegazioni sono rimaste ? O, forse più semplice a dirsi, quali sono state escluse da questi esperimenti ?
    Grazie come sempre Enzo.

  3. cari marik e Mario,
    forse non mi sono spiegato bene. I prodotti sono gli stessi, ma si sperava che un processo fosse più favorito rispetto all’altro. Non si cercava di ottenere più materia che antimateria, ma solo di vedere se in una certa reazione era più comune una strada piuttosto che l’altra. Una differenza avrebbe confermato soltanto che la Natura fa delle scelte non previste… e quindi avrebbe dato speranza che anche la creazione di materia potesse essere favorita… Siamo ancora ben lontani da trovare la reazione risolutiva…

  4. Ciao a tutti!
    Tutto ciò ricorda il fatto che la natura biologica, fra i composti organici dotati di isomeria ottica, preferisca i levogiri con i quali reagisce, mentre i destrogiri risultano inerti… come dire.. potrebbe essere, citando Cocciante, una “questione di spin-ning” 🙂

  5. ora è chiaro…grazie! è interessante anche l’osservazione di sunj, perchè dimostra che la natura ha delle “preferenze”…

  6. Giusto, sunj.
    Però…
    Su alcuni meteoriti sono stati trovati degli aminoacidi destrogiri in forma di racemi. Tra destrogiri e levogiri non si ha interazione, al massimo formano una soluzione, ma comunque non è possibile escludere eventuali forme di vita, basate su aminoacidi con polarizzazione destrogira, anche qui sulla Terra.
    Ad oggi, risulta molto probabile che certi aminoacidi siano stati trasportati sulla Terra da meteoriti.
    Comunque, le catene polipeptidiche originate dagli aminoacidi, sono poi a polarità destrogira, con ponti idrogeno tra gli ossigeni del gruppo carbonilico, e gli idrogeni del gruppo amminico.
    Aminoacidi levogiri, polipeptidi destrogiri, collageno sinistrorso… la Natura sembra piuttosto indecisa! 😕

  7. Scusate la mia totale ignoranza ( non per modo di fare il modesto: sono un fanatico appassionato ma privo di conoscenza scientifica) Riprendo ciò che ha detto Manik : come si fa a dire che sono DUE copnfigurazioni nel decadimento se i risultati sono gli stessi : la differenza di configurazione è “temporale” cioè nella sequenza dell’espulsione del protone antineutrino ed elettrone o nella direzione ?

  8. Ciao a tutti
    Il carattere della natura è, in un certo senso, definito dal principio di indeterminazione di Heisenberg. 😉 spero di aver reso l’idea…
    Ciao!