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Incredibile esperimento al Cern di Ginevra: per la prima volta materia e antimateria si sono annullate
Alla scoperta hanno partecipato numerosi istituti italiani, tra cui i laboratori INFN di Genova, Frascati, Firenze, Milano, Cagliari e Bari
Per la prima volta nella storia della fisica, è stata rilevata una differenza di comportamento tra materia e antimateria nei barioni, le particelle che costituiscono la maggior parte della materia visibile dell’universo, come protoni e neutroni. Questo risultato, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, rappresenta un importante avanzamento nella nostra comprensione delle leggi fondamentali della natura.
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La scoperta è stata ottenuta grazie all’esperimento LHCb (Large Hadron Collider beauty) condotto al CERN di Ginevra, con un contributo significativo di fisici italiani, tra cui ricercatori dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) di Genova.
Una scoperta storica nella fisica delle particelle
Secondo il Modello Standard, la teoria attualmente più consolidata per descrivere le particelle elementari e le loro interazioni, materia e antimateria avrebbero dovuto annichilirsi completamente a vicenda subito dopo il Big Bang. Questo processo avrebbe lasciato un universo composto solo da radiazione. Tuttavia, la realtà osservata è ben diversa: l’universo è dominato dalla materia.
Gli scienziati hanno cercato per decenni una spiegazione a questa apparente contraddizione. In alcune particelle instabili, come i mesoni, piccole asimmetrie tra materia e antimateria erano già state osservate. Ma mai prima d’ora era stata misurata una simile differenza nei barioni, le particelle stabili e più abbondanti nel cosmo visibile.
“La nostra stessa esistenza è la prova che materia e antimateria non si comportano esattamente nello stesso modo”, spiega Vincenzo Vagnoni, fisico dell’INFN di Bologna e coordinatore della collaborazione internazionale LHCb. “Ma la discrepanza prevista dal Modello Standard è troppo piccola per spiegare l’intera materia sopravvissuta all’inizio dell’universo. Per questo ogni nuova misura è cruciale”.
Il ruolo chiave dell’Italia
Alla scoperta hanno partecipato numerosi istituti italiani, tra cui i laboratori INFN di Genova, Frascati, Firenze, Milano, Cagliari e Bari.
Il risultato è frutto di una lunga e impegnativa campagna sperimentale. LHCb, uno dei quattro principali rivelatori del Large Hadron Collider, il più grande acceleratore di particelle mai costruito, ha permesso di osservare un numero straordinariamente elevato di eventi di decadimento di barioni e antibarioni. Solo così è stato possibile evidenziare una minuscola, ma significativa, differenza tra i due comportamenti.
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“Per vedere l’asimmetria, servono milioni di eventi, e questo è stato possibile solo grazie alla potenza del LHCb”, aggiunge Vagnoni. “E abbiamo analizzato solo una piccola frazione dei dati che raccoglieremo nei prossimi anni. Il lavoro è appena cominciato”.
Verso una nuova fisica
L’osservazione dell’asimmetria nei barioni rappresenta un tassello fondamentale per risolvere uno dei più grandi misteri della cosmologia: perché l’universo è fatto di materia e non di sola energia?. Tuttavia, i risultati non bastano ancora a chiudere il cerchio.
Il Modello Standard, pur essendo incredibilmente preciso in molte sue previsioni, non riesce da solo a spiegare l’intera struttura dell’universo. La nuova scoperta indica che siamo sulla strada giusta, ma suggerisce anche che esistono leggi della fisica ancora ignote, o forse nuove particelle mai osservate.
Le future campagne sperimentali al CERN – con una precisione e una potenza di calcolo sempre maggiori – potrebbero portare a una vera e propria rivoluzione teorica.
