Scoperta al Cern l'asimmetria tra materia e antimateria nei barioni

Al Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra, il più grande acceleratore di particelle del mondo, è stato finalmente osservato il misterioso 'duello' tra materia e antimateria che vede la prima vincente anche nelle particelle subatomiche chiamate barioni, che costituiscono la maggior parte della materia osservabile dell'universo.

Questa asimmetria è prevista dal Modello Standard, la teoria di riferimento della fisica moderna, ed era già stata osservata in altre particelle subatomiche, ma finora mai nei barioni. L'importante risultato, ottenuto grazie all'esperimento LHCb, uno dei quattro in funzione al Cern, è stato pubblicato sulla rivista Nature e ha visto un'ampia partecipazione di ricercatori italiani dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare provenienti da moltissimi centri, da Frascati a Firenze, da Milano a Cagliari, da Genova a Bari.

Secondo la teoria, al momento del Big Bang materia e antimateria erano presenti in quantità esattamente uguali, eppure la prima ha preso il sopravvento sulla seconda, come dimostra il mondo che ci circonda: uno squilibrio che si pensa dovuto ad una differenza di comportamento. "Viviamo in un universo di materia", dice all'ANSA Vincenzo Vagnoni dell'Infn di Bologna, a capo della collaborazione internazionale di LHCb. "Se la simmetria fosse stata perfetta, materia e antimateria avrebbero dovuto annichilirsi tra loro per lasciare solo radiazione - osserva - e l'universo come lo conosciamo non si sarebbe mai formato".

La differenza è molto piccola, tanto che immediatamente dopo il Big Bang quasi tutte le particelle di materia e antimateria si sono effettivamente annichilite tra loro, come dimostra la cosiddetta 'radiazione cosmica di fondo', che è la luce prodotta da queste annichilazioni iniziali. Ma pochissime particelle di materia sono sopravvissute e il motivo è ancora sconosciuto.

"Il problema è che la differenza prevista dal Modello Standard non è sufficientemente grande da spiegare quello che è successo nei primi istanti di vita dell'universo", sottolinea Vagnoni: "Ciò significa che c'è qualcosa oltre il Modello Standard, nuove particelle e nuove interazioni che noi non abbiamo ancora osservato: devono esistere dei fenomeni che ancora non conosciamo caratterizzati da un'asimmetria materia-antimateria più grande. Nelle misure che abbiamo fatto fino ad oggi - continua il ricercatore dell'Infn - potrebbero nascondersi dei segni di nuova fisica che possono aiutarci a spiegare questa asimmetria, ma non lo possiamo ancora dire".

La prima osservazione dell'asimmetria risale al 1964, ma per i barioni il compito è stato molto più difficile innanzitutto perché in queste particelle la differenza è molto piccola, e in seconda battuta perché servivano strumenti sufficientemente potenti da produrli in quantità adeguate e da analizzare i risultati.

"Ci sono voluti molti barioni - conclude Vagnoni - e in più è stato necessario un rivelatore, in questo caso LHCb, abbastanza potente da permetterci di collezionare le migliaia di eventi necessari a osservare questa piccola asimmetria. LHCb ha raccolto finora solo un trentesimo della casistica totale che collezionerà a fine vita - dice ancora il ricercatore - siamo quindi ancora all'inizio, anche se non dal punto di vista temporale: lo scorso anno abbiamo ottenuto più dati di tutti i 15 anni precedenti messi insieme. C'è quindi ancora molto da capire e la speranza è che l'energia dell'Lhc sia sufficiente per individuare le discrepanze col Modello Standard che sappiamo esserci".