L’asimmetria fra materia e antimateria

Applicando un nuovo metodo statistico, un gruppo di ricercatori ha mostrato come sia possibile usare matrici casuali per spiegare l’entità della violazione di CP in natura

Per la prima volta è stata stimata l’entità di un fondamentale “squilibrio” che caratterizza il mondo sub-atomico: si tratta di quello correlato alla cosiddetta violazione CP (carica-parità) che distingue la materia dall’antimateria, ed è essenziale per comprendere perché nel mondo naturale la materia predomini in modo così marcato sull’antimateria. Il risultato è stato ottenuto da Gary Gibbons e Steffen Gielen dell’Università di Cambridge, in Gran Bretagna, da Neil Turok del Perimeter Institute for Theoretical Physics e da Chris Pope della Texas A&M, che firmano in proposito un articolo in corso di pubblicazione sulle “Physical Review Letters” (già consultabile peraltro sul sito di arXiv).

Subito dopo il big bang, nelle prime fasi di evoluzione dell’universo, materia e antimateria avrebbero dovuto essere generate in parti uguali. Ma poiché materia e antimateria si annichilano quando vengono a contatto, l’universo avrebbe dovuto avere fine in tempi brevissimi, se le proporzioni fossero state identiche. Secondo il modello standard, l’attuale squilibrio in favore della materia va imputato a un’asimmetria nel decadimento delle particelle, espressa appunto dalla “violazione CP”.

I primi esperimenti per la verifica dell’esistenza di questa violazione si svolsero al CERN e al Fermi National Accelerator Laboratory all’inizio degli anni novanta, ma poiché i risultati non avevano una precisione soddisfacente si dovette aspettare il 2001 per una prima definitiva dimostrazione per alcune particelle, seguita negli anni successivi da ulteriori conferme. Il modello standard, peraltro, predice con successo il funzionamento della violazione CP nel decadimento di diverse particelle, ma spiega non altrettanto bene da cosa abbia origine l’abbondanza di barioni – protoni e neutroni – rispetto alle loro antiparticelle.

Applicando un nuovo metodo statistico, Gibbons e colleghi hanno ora mostrato come sia possibile usare matrici casuali per valutare l’entità della violazione di CP in natura. Con loro stessa sorpresa, hanno poi constatato che i loro risultati collimavano con i dati sperimentali disponibili.

I ricercatori hanno inoltre mostrato che l’approccio può essere sfruttato anche per valutare se e quanto è probabile che in natura possano esserci o meno più di tre famiglie di particelle subatomiche e per anticipare proprietà dei neutrini. (gg)

Fonte: lescienze