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Ilogenesi, un nuovo meccanismo per spiegare l'asimmetria barionica e la materia scura

Martedì 14 Dicembre 2010, 07:00 in Astrofisica particellare, Cosmologia, Fisica, Fisica delle particelle, News, Scienza di

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E' a tutti noto che l'Universo è principalmente composto da energia scura e da materia scura, due misteriose componenti di cui non sappiamo ancora nulla sulla loro effettiva origine e natura, e solo il 4% circa si trova sottoforma di materia normale, cioè la materia barionica che costituisce gli atomi. A questi misteri se ne aggiunge un altro relativo all'asimmetria materia-antimateria. Tuttavia, alcuni fisici hanno proposto di recente un meccanismo che potrebbe spiegare, simultaneamente, l'asimmetria barionica e la materia scura. 

Gli scienziati Hooman Davoudiasl del Brookhaven National Laboratory in Upton, a New York, David Morrissey e Sean Tulin del TRIUMF a Vancouver, nel British Columbia e Kris Sigurdson dell'University of British Columbia, in Vancouver, hanno pubblicato i risultati di una ricerca relativa ad un meccanismo fisico che essi hanno denominato "ilogenesi", un termine che deriva da due parole del greco e cioè "ilo", che significa materia primordiale, e "genesi" che vuol dire appunto origine. "Ci sono due problemi in fisica teorica che devono essere ancora risolti" dichiara Sigurdson. "L'asimmetria barionica, cioè il fatto che abbiamo atomi e non antiatomi nell'Universo, è stato un problema sin da quando Paul Dirac propose l'esistenza dell'antimateria nel 1928 e che poi venne scoperta più tardi, nel 1932. L'altro problema riguarda la materia scura. Le prime evidenze risalgono, storicamente, all'analisi dell'ammasso di Coma da parte di Fritz Zwicky nel 1933 e finora rimane un mistero irrisolto. Il meccanismo fisico da noi proposto suggerisce la formazione della materia normale e della materia scura e permette di risolvere il mistero dell'asimmetria barionica".

Proviamo a spiegarlo. Supponiamo che nello scenario in cui si forma la materia, una nuova particella X e la sua antiparticella X (ics barrato), che hanno cariche uguali ma di segno opposto, vengano prodotte durante le fasi iniziali della storia dell'Universo. X e X sono in grado di accoppiarsi con i quark, che sono le componenti fondamentali della materia barionica, ossia protoni e neutroni, che fanno parte della materia visibile così come di quella non visibile. In tale scenario, X e X sarebbero state prodotte quando la temperatura dell'Universo si è innalzata subito dopo la fase inflazionarla, cioè nei primissimi istanti iniziali subito dopo il Big Bang. Successivamente, X e X si sono trasformate in particelle barioniche visibili e in parte in particelle barioniche non visibili. Però, le particelle X si trasformarono in neutroni con una frequenza maggiore di quanto le rispettive particelle X si trasformarono in antineutroni. Dunque le particelle X si trasformarono in antiparticelle non visibili più di quanto le particelle X si trasformarono in particelle non visibili. In questo modo, i quark costituirebbero la materia barionica di cui è fatto tutto ciò che vediamo mentre gli antibarioni non visibili costituirebbero ciò che chiamiamo materia scura. Nel processo di decadimento, il numero barionico positivo della materia visibile è bilanciato dal numero barionico negativo della materia scura.

"Le densità di energia associate alla materia visibile e alla materia scura sono veramente molto vicine, differiscono solo di un fattore 5" dice Tulin. "Questo fatto costituisce una buona coincidenza e potrebbe essere un segnale del fatto che sia la materia visibile che la materia scura abbiano una origine comune". Per verificare tutto ciò, gli scienziati stanno pianificando nuovi esperimenti in cui dal decadimento dei nucleoni si possano rivelare indizi importanti sulla esistenza di materia scura dato che il processo stesso rappresenta un segnale distintivo del meccanismo da essi proposto. 

Abstract

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