Asimmetria barionica

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1leftarrow.pngVoce principale: bariogenesi.


In cosmologia l'asimmetria barionica, anche detta asimmetria cosmologica, è la dissimmetria tra materia e antimateria. In altri termini si tratta della constatazione che nel nostro universo la materia e l'antimateria non sono presenti in egual misura, ma anzi, risulta che l'antimateria sia quasi totalmente assente.

Introduzione[modifica | modifica wikitesto]

Per quanto ne sappiamo, al momento della bariogenesi la materia e l'antimateria avrebbero dovuto svilupparsi in pari quantità. Il nostro universo appare invece composto solo da materia, e non da antimateria. Per l'esattezza, e secondo consolidate evidenze sperimentali, l'antimateria sarebbe presente con un fattore di 10e-10 sulla densità della materia totale che costituisce l'universo; una quantità davvero insignificante.

Allora, dove è finita tutta questa antimateria? Ma soprattutto: è mai esistita una pari quantità di materia e antimateria? Questa è una domanda che per il momento ha ancora poche risposte; oggi i fisici si stanno chiedendo perché l'universo ad un certo punto abbia scelto l'asimmetria, e quali siano i meccanismi di base che hanno portato a tale asimmetria.

Motivazioni sulla mancanza dell'antimateria[modifica | modifica wikitesto]

Materia e antimateria non potrebbero coesistere nello stesso spazio in quanto darebbero origine alla loro reciproca annichilazione.

Si potrebbe supporre che materia e antimateria rimangano separate da ampi spazi intergalattici, dando origine ad ammassi stellari di materia e altrettanti ammassi stellari di antimateria. All'osservazione astronomica l'antimateria non potrebbe essere riconosciuta, infatti essa produce gli stessi fotoni della materia ordinaria. Tuttavia lo spazio intergalattico che dovrebbe funzionare come regione di interdizione tra materia e antimateria, non è uno spazio completamente vuoto. Recenti osservazioni mediante spettroscopia ad alta risoluzione hanno evidenziato che in tali regioni vi è una densità di materia pari a circa 1 atomo di idrogeno per metro cubo. Una simile presenza di materia sarebbe sufficiente ad innescare un'interazione presso questi confini evidenziando i processi di annichilazione con una produzione di radiazione gamma facilmente rilevabile, e questo non è mai stato osservato.

Un'altra possibilità è che regioni dominate dall'antimateria possano esistere nell'universo, ma che l'interazione materia-antimateria non sia osservabile solo per il fatto che avvenga in regioni al di fuori del nostro universo osservabile. Ancora un'altra possibilità è che materia e antimateria siano tra loro soggette ad una repulsione gravitazionale. Ciò impedirebbe l'interazione e potrebbe spiegare la mancata osservazione dei fenomeni di annichilazione. Tuttavia, sembra più probabile che la forza gravitazionale tra materia e antimateria sia di tipo attrattivo (vedi dibattito sulla gravità dell'antimateria). Oltrettutto è da considerare che nelle sue fasi primordiali l'universo doveva essere molto denso e contratto, risulta difficile dunque ipotizzare che materia e antimateria abbiano potuto evitare di interagire e mantenersi separate fino all'attuale stadio dell'universo.

Ad oggi possiamo dire che l'esistenza di antimateria nell'universo sfugge all'evidenza, e si considera improbabile che qualche regione dell'universo possa essere dominio dell'antimateria. Fino a prova contraria siamo perciò costretti a prendere atto del fatto che l'universo si presenta come un universo barionicamente asimmetrico.

Teoria della bariogenesi leptonica[modifica | modifica wikitesto]

Una delle teorie ritenute più interessanti è quella della bariogenesi per via leptogenetica, secondo cui una leggera dissimmetria nella produzione del numero di leptoni potrebbe aver causato una consistente dissimmetria nel successivo sviluppo dei barioni.

Esperimenti sull'antimateria[modifica | modifica wikitesto]

Soddisfacenti spiegazioni sono venute dagli scienziati che conducono l'esperimento BaBaR nello Stanford Linear Accelerator Center SLAC. I loro risultati affermano che c'è una profonda differenza nel comportamento della materia e dell'antimateria. L'acceleratore di PEP II di SLAC fa collidere gli elettroni con la loro controparte, positroni, per fare in modo di produrre particelle ed antiparticelle dette mesoni B ed anti-B; esse hanno una vita breve e decadono in particelle subatomiche più leggere. Se ci fosse simmetria i due tipi di particelle avrebbero un decadimento identico; al contrario le misurazioni effettuate mostrano una sostanziale differenza. L'osservazione del decadimento di oltre 200 milioni di coppie B e -B mostra una caduta maggiore del mesone B in Kaone o Pione rispetto alla controparte anti-B. Quindi al momento del Big Bang è possibile che sia stata prodotta la stessa quantità di materia ed antimateria, ma la diversità di decadimento ha creato l'asimmetria a favore della materia stessa. Un'ipotesi postulata nel 1967 dal fisico sovietico Andrei Dmitrievich Sacharov dice che nel primo secondo dopo il Big Bang tutte le forze che noi osserviamo si sarebbero riunite in una superforza il cui vettore sarebbe stata la particella X; cominciando l'universo a raffreddarsi, la particella X sarebbe decaduta e l'asimmetria avrebbe portato ad una leggera prevalenza delle particelle rispetto alle antiparticelle, dando origine ad una parte su un miliardo annichilitesi, e questo oggi costituirebbe la materia che noi osserviamo e di cui è fatto l'universo. Questa teoria spiegherebbe il fatto del perché nella radiazione di fondo si trovano circa un miliardo di fotoni per ogni particella di materia esistente. I fotoni altro non sarebbero che il residuo della radiazione gamma emessa dall'annichilazione primordiale di materia-antimateria. Questa asimmetria potrebbe aver portato alla formazione di isole di antimateria che ancora esisterebbero, con anti-galassie; ad una distanza tale però che non sarebbe possibile l'interazione con la materia normale e che con le attuali conoscenze non è possibile scoprire.

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

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