Indizi di disparità tra materia e antimateria

    LHCb

    Un’asimmetria nel comportamento di due particelle “gemelle” potrebbe gettare nuova luce su un mistero che risale alla nascita del nostro Universo. Il team dell’esperimento Lhcb del Large Hadron Collider di Ginevra, a cui partecipa una nutrita schiera di fisici dell’Infn, ha osservato infatti una differenza tra il decadimento dei mesoni Bs e quello delle loro particelle gemelle composte di antimateria, i mesoni anti-Bs. Il fenomeno, descritto in un articolo pubblicato su Physics Review Letter, rappresenta il primo esempio mai documentato di una violazione rilevante della simmetria di tipo Cp (carica-parità) tra particelle e anti-particelle, e potrebbe aprire le porte a un nuovo settore d’indagine, da cui, sperano i ricercatori, potrebbe arrivare un giorno la spiegazione del mistero dell’antimateria.

    La fisica teorica dice infatti che l’Universo, immediatamente dopo il Big Bang, doveva essere costituito da eguali quantità di materia e antimateria. Per questo, la successiva scomparsa dell’antimateria (i fisici non riescono a trovarne traccia tangibile nel mondo che ci circonda) viene considerato come uno degli enigmi più affascinanti della scienza. Se infatti particelle e antiparticelle avessero proprietà esattamente speculari, o come dicono i fisici, “se la simmetria Cp fosse esattamente conservata”, non vi sarebbe motivazione apparente per giustificare la scomparsa dell’antimateria dall’Universo

    Gli esperimenti svolti fino a oggi avevano mostrato in effetti piccole asimmetrie di comportamento tra materia e antimateria, ma le violazioni di Cp avevano sempre mostrato livelli di energia troppo bassi per giustificare la scomparsa totale di antimateria. È qui che entra in gioco l’esperimento Lhcb. Nelle collisioni ad altissima energia prodotte da Lhc, assieme a miriadi di particelle meno nobili, sono generate alcune particelle particolari denominate mesoni Bs che, insieme alle rispettive antiparticelle anti-Bs, si prestano in modo ideale allo studio dell’asimmetria di comportamento tra materia e antimateria.

    Ricostruendo un campione di circa 1.065 decadimenti di questi mesoni, Lhcb ha rivelato 676 casi in cui i mesoni anti-Bs sono scomparsi (in gergo tecnico “decaduti”), producendo una coppia di mesoni K e pioni, rispettivamente carichi positivamente e negativamente. Ci si aspettava che i mesoni Bs di materia ordinaria producessero anch’essi un numero uguale di simili decadimenti (ma con cariche invertite), e invece è accaduto solo in 389 casi. 

    “L’entità di questa asimmetria di comportamento è molto grande”, spiega Vincenzo Vagnoni, ricercatore dell’Infn di Bologna, tra gli autori dell’articolo, “e la misura effettuata da Lhcb apre un nuovo settore d’indagine che potrà portare, con l’aumento della precisione statistica, una migliore comprensione dei fenomeni alla base della violazione della simmetria Cp, e possibilmente alla scoperta di nuovi effetti che possano finalmente spiegare il mistero della scomparsa di antimateria dal nostro Universo”.

    Riferimenti: R. Aaij et al. (LHCb Collaboration), First Observation of the Decay Bs2*(5840)0→B*+K and Studies of Excited BsMesons, Phys. Rev. Lett. 110, 151803 (2013), doi:10.1103/PhysRevLett.110.151803 

    Credits immagine: Lhc

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