La scoperta potrebbe svelare il mistero dell’antimateria

L’antimateria, il misterioso specchio della materia, incuriosisce gli scienziati da decenni. Recentemente, i ricercatori hanno rilevato il nucleo di antimateria più pesante mai osservato, l’antiiperidrogeno-4, in un acceleratore di particelle. Questa scoperta potrebbe aiutarci a capire perché il nostro Universo è dominato dalla materia mentre secondo le teorie l’antimateria avrebbe dovuto esistere in pari quantità dopo il Big Bang.

Un vero enigma cosmico

L’Universo è un luogo pieno di misteri. Una delle più affascinanti riguarda l’antimateria. Tutto intorno a noi, dalle stelle e i pianeti ai nostri corpi, lo è composto di materia. Quest’ultimo è costituito da particelle come protoni, neutroni ed elettroni. Tuttavia, per ogni particella di materia esiste a gemello chiamato particella di antimateria. Queste particelle di antimateria hanno le stesse proprietà delle loro controparti materiali, ma con cariche opposte. Ad esempio, l’elettrone, che trasporta una carica negativa, ha un gemello di antimateria chiamato positrone che trasporta una carica positiva.

L’antimateria e la materia lo sono specchi l’uno dell’altroma quando si incontrano, loro si annientano a vicendarilasciando energia sotto forma di radiazione. Tuttavia, secondo le nostre attuali teorie, circa 13,8 miliardi di anni fa, il Big Bang avrebbe prodotto uguali quantità di materia e antimateria. Se così fosse stato, materia e antimateria si sarebbero quindi dovute annientare completamente, lasciando solo un Universo pieno di luce. Tuttavia, questo non è ciò che osserviamo. Oggi il cosmo sembra essere composto quasi interamente da materia mentre l’antimateria è diventata estremamente rara.

Il grande mistero cosmico è quindi capire perché esiste un tale squilibrio tra materia e antimateria, quando la teoria suggerisce che avrebbe dovuto esserci un annichilamento simmetrico? Questa è una domanda fondamentale in cosmologia, perché tocca la natura stessa della nostra esistenza. Se l’Universo fosse stato composto esclusivamente da energia, galassie, stelle e persino la vita come la conosciamo, non si sarebbe mai potuta formare.

Tuttavia, la recente scoperta da parte degli scienziati del nucleo di antimateria più pesante mai rilevato potrebbe, tuttavia, offrire nuove strade per risolvere questo mistero.

Una scoperta cruciale

Gli scienziati hanno recentemente scoperto un nucleo di antimateria chiamato antiiperidrogeno-4. Si tratta di una particella composta da più elementi: un antiprotone, due antineutroni e un antiiperone (una particella un po’ speciale che contiene un quark strano). Questo nucleo è il più pesante mai trovato per una particella di antimateria.

Per rilevare questa particella, i ricercatori hanno utilizzato un acceleratore di particelle, una gigantesca macchina in grado di riprodurre condizioni simili a quelle che esistevano subito dopo il Big Bang. Nel dettaglio, un acceleratore di particelle funziona un po’ come un’enorme pista da corsa: accelera i nuclei atomici a velocità incredibili prima di farli scontrare. Queste collisioni creano temperature ed energie estreme, simili a quelle dell’Universo primordiale, e consentono agli scienziati di produrre particelle rare, comprese le particelle di antimateria.

Per questa scoperta, i ricercatori hanno utilizzato il Collisore relativistico di ioni pesanti (RHIC) dal Laboratorio Nazionale Brookhaven di New York. Hanno analizzato le tracce lasciate dalle particelle dopo miliardi di collisioni e sono stati in grado di individuare segni distintivi dell’antiiperidrogeno-4. È un po’ come cercare un ago in un pagliaio, ma con strumenti molto sofisticati in grado di vedere le particelle più piccole dell’Universo.

Perché è importante

Rileva un nucleo di antimateria così pesante è un’importante impresa scientifica che potrebbe aiutarci a comprendere la composizione del cosmo. Nello specifico, i ricercatori stanno studiando se potrebbero esserci sottili differenze tra materia e antimateria spiegare questo squilibrio. Ad esempio, esaminando le proprietà dell’antiiperidrogeno-4, come la sua durata di decadimento, gli scienziati stanno cercando di vedere se differisce dalla sua controparte materiale. Finora non hanno riscontrato differenze significative, il che significa che i nostri modelli attuali reggono ancora. Tuttavia, la ricerca continua, perché anche una piccola anomalia potrebbe cambiare la nostra comprensione dell’Universo.

Il prossimo passo per gli scienziati sarà confrontare le masse delle particelle di antimateria e le loro controparti materiali. Questo confronto potrebbe rivelare indizi sul perché il nostro Universo è ricco di materia e, per estensione, sul perché siamo ancora qui a parlarne.