Nuovi indizi sull’asimmetria materia-antimateria

Che fine ha fatto l’antimateria? L’Universo è infatti dominato dalla materia, mentre le antiparticelle – copie identiche delle particelle ma con carica elettrica opposta – sono estremamente rare. Un importante passo avanti per decifrare questa asimmetria fra materia e antimateria arriva dal Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) nei pressi di Chicago. Il team dell’esperimento DZero, uno dei rivelatori di particelle installati all’acceleratore e collisore Tevatron Collider, ha annunciato l’osservazione di una significativa violazione di simmetria che non può essere spiegata dalle attuali teorie. La scoperta, inviata per la pubblicazione su Physical Review D, potrebbe essere un importante indizio di “nuova fisica” oltre il Modello Standard.

La differente abbondanza di materia e antimateria nell’Universo dovrebbe riflettere una asimmetria nelle interazioni fondamentali, cioè una “differenza di comportamento” fra particelle e antiparticelle. Una violazione di simmetria di questo tipo, detta “violazione CP”, è ben nota ai fisici ed è inclusa nel Modello Standard delle interazioni fondamentali. Tuttavia non è sufficiente per spiegare la prevalenza di materia nell’Universo, e la nuova violazione osservata a DZero potrebbe essere un nuovo tassello di questo complesso puzzle. Infatti, secondo i ricercatori (circa 500 fisici da 19 paesi), c’è una probabilità di solo lo 0,1 per cento che si tratti di un fenomeno spiegabile con il Modello Standard.

Per scoprire dove si annida la violazione di simmetria, i fisici studiano le particelle prodotte dallo scontro di altre particelle all’interno degli acceleratori. Al Tevatron Collider, un enorme anello di circa sei chilometri di circonferenza, vengono accelerati e fatti scontrare fasci di protoni e antiprotoni. Tra i milioni di particelle prodotte durante le collisioni, il gruppo di DZero si è concentrato sui mesoni B, formati da un certo tipo di particella elementare (chiamata quark bottom) accoppiata ad un altro quark. I mesoni B non sono stabili, ma decadono producendo muoni, particelle “cugine” del noto elettrone, e antimuoni. Gli scienziati hanno osservato se la distribuzione di queste particelle cambiasse o meno dopo aver invertito il verso del campo magnetico del rivelatore (un’operazione che permette di intercambiare il percorso delle particelle e antiparticelle prodotte). Dall’analisi dei dati è emerso che la produzione di muoni e antimuoni differisce di circa l’1 per cento tra i due casi. Il risultato conferma gli “indizi” già osservati l’anno scorso da DZero e da CDF, l’altro grande rivelatore di particelle al FermiLab. La scoperta dovrà ora essere confermata da ulteriori osservazioni. (m.r.)

Fonte: FermiLab