La particella appena scoperta, chiamata anti-iperidrogeno-4, potrebbe presentare un potenziale squilibrio con la sua controparte materiale, il che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere come si è formato il nostro Universo.
Anti-iperidrogeno-4: la particella che potrebbe spiegare le origini del nostro Universo
Il peso massimo dell’antimateria, chiamato antiiperidrogeno-4, è composto da un antiprotone, due antineutroni e un antiiperone (un barione che contiene un quark strano). I fisici hanno trovato tracce di questa antimateria tra le tracce di particelle di 6 miliardi di collisioni al Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) del Brookhaven National Laboratory di New York.
Studiando la strana particella, i fisici sperano di scoprire alcune differenze chiave tra materia e antimateria, che potrebbero aiutare a spiegare perché il nostro universo è ora pieno di materia, dato che l’antimateria è stata creata in quantità uguali all’inizio del tempo. I ricercatori hanno pubblicato le loro scoperte sulla rivista Nature.
“La nostra conoscenza fisica sulla materia e l’antimateria è che, a parte il fatto di avere cariche elettriche opposte, l’antimateria ha le stesse proprietà della materia: stessa massa, stessa durata di vita prima del decadimento e stesse interazioni”, ha affermato in una dichiarazione il coautore dello studio Junlin Wu, ricercatore presso il Dipartimento congiunto di fisica nucleare, Università di Lanzhou e Istituto di fisica moderna, Cina . “Perché il nostro universo sia dominato dalla materia è ancora una domanda e non conosciamo la risposta completa”.
Secondo il modello standard della cosmologia, dopo il Big Bang il cosmo giovane era un brodo di plasma ribollente di particelle di materia e antimateria che apparivano all’improvviso e si annichilavano a vicenda al contatto.
La teoria prevede che la materia e l’antimateria all’interno di questa zuppa di plasma avrebbero dovuto annientarsi completamente a vicenda. Ma gli scienziati credono che uno squilibrio sconosciuto abbia permesso la produzione di più materia che antimateria, salvando l’universo dall’autodistruzione.
Per indagare cosa potrebbe aver causato questo squilibrio, i ricercatori dietro il nuovo studio hanno prodotto particelle di antimateria da un mini simulatore del Big Bang. Il collisore RHIC lancia miliardi di ioni pesanti (nuclei atomici spogliati dei loro elettroni) l’uno contro l’altro, creando una zuppa di plasma da cui emergono brevemente gli elementi primordiali del nostro cosmo, si combinano e poi decadono.
Per pescare nuove particelle dal mare di plasma, i fisici hanno cercato le tracce rivelatrici prodotte dal decadimento degli ioni, o dalla loro trasformazione in altre particelle. Ripercorrendo le traiettorie di queste particelle da miliardi di eventi di collisione, i ricercatori hanno trovato circa 16 nuclei anti-iperidrogeno-4.
Sia l’iperidrogeno-4 che la sua controparte di antimateria antiiperidrogeno-4 sembrano scomparire dall’esistenza molto rapidamente, hanno scoperto i ricercatori. Ma i fisici non hanno trovato una differenza significativa tra le loro vite, il che indica che i nostri migliori modelli che descrivono i due tipi di particelle sono corretti.
“Se dovessimo riscontrare una violazione di [questa particolare] simmetria, dovremmo sostanzialmente buttare via molto di ciò che sappiamo sulla fisica”, ha affermato nella dichiarazione Emilie Duckworth , coautrice dello studio e dottoranda presso la Kent State University.
Il prossimo passo degli scienziati sarà confrontare le masse delle antiparticelle e delle loro particelle opposte, sperando che ciò possa fornire qualche indizio su come si è formato il nostro universo ricco di materia.
