Spiegare l’asimmetria dell’Universo in un esperimento con LHC

Dov'è finita l'antimateria che si è formata con il Big Bang?
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Dopo il Big Bang la materia ha preso il sopravvento sull’antimateria, e perciò noi esistiamo: perché è successo? Un esperimento dell’LHC apre uno spiraglio su questo mistero. L’ipotesi del Big Bang prevede che la grande esplosione da cui è poi nato l’intero Universo abbia prodotto materia e antimateria in quantità uguali. L’antimateria è composta da particelle analoghe a quelle della materia ma con carica elettrica opposta: un elettrone di materia ordinaria ha carica negativa, mentre il suo opposto, l’anti-elettrone (chiamato positrone) ha carica positiva.

Se vengono a contatto, materia e antimateria si annichilano in una formidabile esplosione di energia: in teoria, perciò, l’Universo non dovrebbe esistere, distrutto alla nascita dall’annichilamento di ogni singola particella di materia con la corrispondente particella di antimateria.

Non è successo, altrimenti non saremmo qui a parlarne: qualcosa ha sbilanciato il primo Universo a favore della materia. Qualcosa che non conosciamo e per la quale nessuna speculazione è finora stata ritenuta soddisfacente.

C’È UN’IPOTESI! Frutto di una lunga ricerca, uno studio pubblicato su Nature Physics riporta i risultati di un esperimento realizzato all’LHC che sembra dimostrare l’esistenza di una asimmetria (ossia una diversità) nel decadimento di alcune particelle barioniche.

Nel corso dell’esperimento i fisici hanno osservato un fenomeno mai visto prima. È emersa una anomalia: il numero di particelle prodotte dal decadimento dei barioni beauty è diverso dal numero di particelle prodotte dal decadimento degli antibarioni beauty. La differenza è nell’ordine del 20%.

La tavola delle particelle elementari: clicca sull'immagine per ingrandirla.
La tavola delle particelle elementari: clicca sull’immagine per ingrandirla.

C’È UN’IPOTESI! Frutto di una lunga ricerca, uno studio pubblicato su Nature Physics riporta i risultati di un esperimento realizzato all’LHC che sembra dimostrare l’esistenza di una asimmetria (ossia una diversità) nel decadimento di alcune particelle barioniche.

Nel corso dell’esperimento i fisici hanno osservato un fenomeno mai visto prima. È emersa una anomalia: il numero di particelle prodotte dal decadimento dei barioni beauty è diverso dal numero di particelle prodotte dal decadimento degli antibarioni beauty. La differenza è nell’ordine del 20%.

Spiega Nicola Neri (Infn), responsabile della ricerca: «È la prima volta in assoluto che si hanno le prove che i barioni di materia e antimateria non si comportano allo stesso modo, e per questo i risultati dell’esperimento hanno un valore inestimabile».

Questo potrebbe aiutarci a spiegare l’asimmetria tra materia e antimateria che si osserva nell’Universo: in ultima analisi, può dirci com’è possibile che l’Universo esista, noi compresi. Prima di arrivarci, però, sono necessarie verifiche e ulteriori conferme, e infine i fisici teorici dovranno “raccontare”, con una nuova teoria, questa scoperta.

Guida sintetica alle parole in questa pagina – Il decadimento è la trasformazione spontanea di alcune particelle in altre. I barioni, particelle subatomiche composte (ossia non elementari), sono costituite da quark. Una famiglia di barioni, i barioni beauty, possono essere generati nell’LHC (il Large Hadron Collider) dalla collisione di protoni. Allo stesso modo si formano anche antibarioni: barioni e antibarioni decadono (si trasformano) rapidissimamente in protoni, antiprotoni e altre particelle chiamate pioni.

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