IL VALORE DELLA BARIOGENESI

INTERVISTA DI ALEX DUMBAR
ILLUSTRAZIONI DI KAMRAN SAMINI

Micheal J. Ramsey-Musolf è docente di fisica presso l’Università Wisconsin-Madison. Le sue ricerche toccano diverse discipline: fisica nucleare, fisica delle particelle, astrofisica e cosmologia

Tutto ha avuto inizio con l’esplosione di un’enorme palla infuocata, il Big Bang. A seguito di questo primo evento, l’universo ha cominciato a stabilizzarsi, forzando i “condimenti” coinvolti ad un periodo di rapida espansione. Alla fine di questo processo, per quanto ne sappiamo, materia ed antimateria avrebbero dovuto svilupparsi in pari quantità. Se questo fosse successo, il genere umano non sarebbe mai esistito. Se fossero comparse quantità equivalenti di quark ed antiquark, infatti, genere umano e realtà come li conosciamo, non sarebbero mai esistiti, perché gli agenti coinvolti avrebbero finito per eliminarsi a vicenda. Ma poiché noi esistiamo, alla creazione dell’universo, i quark devono aver superato gli antiquark. Il bilanciamento tra materia ed antimateria al concepimento del nostro universo non spiega, di per sé, l’esistenza nostra e di tutto. Questa particolare materia consiste di particelle denominate barioni. I barioni sono una famiglia di particelle costituite da tre quark. Si tende a far risalire la comparsa di queste particolari particelle immediatamente dopo la comparsa dell’universo, con un processo generalmente conosciuto come “bariogenesi”. In altre parole, ricavare qualcosa dal niente.

Delle ricerche sull’esistenza dei barioni, come di altre materie, all’inizio di tutto, si interessa un aspetto particolare della bariogenesi: la “asimmetria barionica”. Sappiamo che per ogni 10 miliardesimo di particella di antimateria, o di antibarioni, l’universo è composto da un 10 miliardesimo + 1 di componente barionica. Avendo la certezza che la propensione all’asimmetria del barione è una su 10 miliardi, l’antimateria è presente nell’universo con un fattore di 10e-10 sulla sua densità totale; una quantità davvero insignificante.

Le toerie relative alla bariogenesi si interessano ad un aspetto cruciale della fisica delle particelle e della cosmologia. “Da dove hanno avuto origine e come sono composte materia ed energia?” Esistono catene di piccole e grandi frazioni, composte di materie oscure ed energie sconosciute. Tra queste, la più piccola risulta la più significativa, la barionica. Nessuno di questi componenti trova oggi spiegazione nelle discipline tradizionali di cosmologia e fisica delle particelle. La vera domanda è capire come questi componenti si sono creati nelle loro forme elementari. Comprendere il processo di bariognesi è una fetta di questa torta.

Il fisico sovietico Andrei Sakharov si rese conto che il primo stadio dell’universo beneficiò di tre fattori fondamentali, oggi conosciuti come le condizioni di Sakharov, per il successo della bariogenesi: l’instabilità del numero di barioni, l’inconsistenza di entrambe le leggi di simmetria C e CP (la simmetria delle leggi fisiche rispetto ad una trasformazione di coniugazione di carica la prima e in presenza di un sistema di equilibrio tra coniugazione di carica e coniugazione di parità la seconda) e la mancanza, ad un certo punto della creazione, di un reale equilibrio termico. Immaginatevi un clima talmente afoso da riuscire a condensare all’istante l’acqua in piccole goccioline – dando vita ad una fase di transizione fuori equilibrio Per determinare la presenza o meno di queste condizioni alla comparsa dell’universo, occorre utilizzare strumenti particolari, come il grande collisore di adroni (LHC), grazie a cui è possibile verificare l’immediata transizione della materia nel dopo Big Bang (10-11 secondi dopo) in particelle di materia ed energia. Altrettanto importanti sono gli esperimenti ad alta precisione e a basso consumo energetico, esperimenti da “tavolo”, alla ricerca delle proprietà di atomi e neutroni che, se trovati, rappresenterebbero la “pistola fumante ” della violazione CP.

Quanto più impariamo a conoscere la bariogenesi, più ci sarà possibile comprendere i perché dell’esistenza, dai come ai quando. Tale è l’importanza della questione, che se risposta anche solo in parte, la verità sulla bariogenesi potrebbe mutare il senso della vita in modi inimmaginabili.