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Come i neutrini hanno salvato l’Universo

Le onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo previste da Einstein e osservate di recente,  potrebbero contenere prove che dimostrino la teoria secondo cui la vita è ‘sopravvissuta’ al Big Bang a causa di una transizione di fase  – o cambiamento di stato – che ha permesso ai neutrini di rimescolare la materia e l’antimateria. Questo è quanto emerge da un nuovo studio condotto da un team internazionale di ricercatori.

Secondo la teoria del Big Bang prevista dalla cosmologia moderna, nell’Universo primordiale materia e antimateria sarebbero dovute essere presenti in proporzioni uguali e di conseguenza avrebbero dovuto dare luogo a un immediato processo di annichilazione che avrebbe dovuto far scomparire l’intero Universo neoformato. Poiché questo non corrisponde alla realtà che osserviamo, si ritiene che un leggero squilibrio in favore della materia abbia fatto sì che quest’ultima non venisse completamente annichilata, rendendo possibile la formazione dell’Universo in cui viviamo.

In questo squilibrio entrano in gioco i neutrini. Poiché materia e antimateria hanno cariche elettriche opposte, non possono trasformarsi l’una nell’altra, a meno che non siano elettricamente neutre. I neutrini sono le uniche particelle di materia prive di carica elettrica che conosciamo, per cui non è detto che per ogni neutrino esista l’antineutrino corrispondente. Per questo motivo lo studio ritiene che siano stati proprio i neutrini ad aver ‘salvato’ l’Universo essendo, probabilmente, i responsabili dell’accumulo della materia nel cosmo.

Un’ipotesi che confermerebbe la teoria sostenuta da molti ricercatori secondo la quale l’Universo abbia attraversato una transizione di fase – passando da uno stato molto caldo ad uno stato più freddo – durante la quale i neutrini avrebbero rimescolato la materia e l’antimateria. In che modo?  Il comportamento della materia cambia in base a temperature specifiche, chiamate temperature critiche. Pensiamo ad esempio a ciò che succede all’acqua quando viene portata ad ebollizione fino allo stato di vapore o quando viene raffreddata fino a ghiacciarsi; o, ancora meglio, pensiamo a quando un determinato metallo viene raffreddato a bassa temperatura e perde completamente la resistenza elettrica mediante una transizione di fase, diventando un superconduttore.

«Proprio come un superconduttore, la transizione di fase nell’Universo primordiale potrebbe aver creato un tubo molto sottile di campi magnetici chiamati stringhe cosmiche, portando a piccole oscillazioni dello spaziotempo chiamate onde gravitazionali», spiega il coautore dell’articolo Hitoshi Murayama, professore di fisica al MacAdams presso l’Università della California. «La recente scoperta delle onde gravitazionali apre una nuova opportunità per guardare indietro nel tempo, poiché l’Universo è stato da subito trasparente alla gravità. Quando l’Universo avrebbe potuto essere da un trilione a un quadrilione di volte più caldo del posto più caldo nell’Universo odierno, è probabile che i neutrini si siano comportati esattamente nel modo necessario per salvarlo. Abbiamo dimostrato che probabilmente hanno anche lasciato dietro di sé uno sfondo di increspature gravitazionali rilevabili».

Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters.

 

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