Hey, dov'è finita tutta l'antimateria? La risposta potrebbe essere nei neutrini

La quantità di materia e quella di antimateria presente nell'Universo non corrisponde, essendo la seconda del tutto assente: dov'è finita quindi l'antimateria?

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a cura di Alessandro Crea

Ogni processo fisico che conosciamo crea uguali quantità di materia e antimateria, con quest'ultima che dovrebbe essere formata da particelle con carica opposta a quella della materia. Quando una particella incontra la sua antiparticella si dice che "annichiliscono", ossia si annullano, producendo fotoni ad alta energia. Dunque, in teoria, attualmente l'Universo non dovrebbe contenere alcuna materia o antimateria, ed essere solo un mare di fotoni. Invece, contiene abbastanza materia per formare circa due trilioni di galassie e, per quanto ne sappiamo, nessuna antimateria. Perchè?

Un indizio di ciò che è successo a tutta l'antimateria viene dal fatto che il "bagliore residuo" del Big Bang (la radiazione cosmica di fondo) contiene circa 10 miliardi di fotoni per ogni particella di materia nell'Universo di oggi. Questo ci dice che, nel Big Bang, c'erano 10 miliardi e una particella di materia per ogni 10 miliardi di antimateria, e dopo un'orgia di annichilazione c'erano 10 miliardi di fotoni per ogni particella di materia.

I fisici sono stati a lungo alla ricerca di una sottile asimmetria nelle leggi della fisica che potesse spiegare questo eccesso di materia rispetto all'antimateria nel Big Bang, e pensano di averlo trovato nel comportamento dei neutrini. Questi ultimi sono particelle subatomiche spettrali che raramente interagiscono con la materia. I neutrini sono disponibili in tre tipi e ogni neutrino cambia continuamente dall'una all'altra.

Dal 2016, i fisici dell'esperimento T2K in Giappone hanno cercato di dimostrare che i neutrini si comportano in modo diverso dagli antineutrini. Per fare questo, generano fasci di neutrini muoni e antineutrini muoni in una struttura nella regione del Tokai e li inviano al gigantesco rivelatore sotterraneo Super-Kamiokande, a 295 km di distanza.

Finora, hanno rilevato più neutrini elettroni e meno antineutrini elettroni del previsto, suggerendo così che i neutrini si comportano in modo diverso dagli antineutrini. È un piccolo effetto che deve essere confermato, ma potrebbe fornire il meccanismo per creare un Universo dominato dalla materia. I neutrini hanno una massa troppo piccola per aver fatto molta differenza per l'Universo. Fondamentalmente, tuttavia, ruotano solo in senso orario intorno alla loro direzione di volo, e i fisici si chiedono se neutrini e antineutrini avessero partner super-pesanti con spin opposto nel Big Bang.

Queste particelle ultra-pesanti sarebbero state in grado di formarsi solo nelle condizioni ad alta energia del Big Bang e sarebbero rapidamente decadute nelle particelle che vediamo oggi. In tal modo, avrebbero potuto imprimere la loro asimmetria sul cosmo, producendo i 10 miliardi e una particella di materia per ogni 10 miliardi di antimateria necessari per spiegare perché viviamo in un Universo esclusivamente di materia.