Dalla fine del 20 ° secolo, gli astronomi sono a conoscenza di dati che suggeriscono che l'universo non si sta solo espandendo, ma si sta espandendo a un ritmo accelerato. Secondo il modello attualmente accettato, questa espansione accelerata è dovuta all'energia oscura, una misteriosa forza repulsiva che costituisce circa il 73% della densità di energia dell'universo. Ora, un nuovo studio rivela una teoria alternativa: che l'espansione dell'universo è in realtà dovuta al rapporto tra materia e antimateria. Secondo questo studio, materia e antimateria si respingono gravitazionalmente e creano una sorta di "antigravità" che potrebbe eliminare il bisogno di energia oscura nell'universo.
Massimo Villata, uno scienziato dell'Osservatorio di Torino in Italia, iniziò lo studio con due grandi ipotesi. In primo luogo, ha ipotizzato che sia la materia che l'antimateria abbiano massa e densità di energia positive. Tradizionalmente, l'influenza gravitazionale di una particella è determinata esclusivamente dalla sua massa. Un valore di massa positivo indica che la particella attirerà altre particelle in modo gravitazionale. Secondo l'ipotesi di Villata, questo vale anche per le antiparticelle. Quindi sotto l'influenza della gravità, le particelle attraggono altre particelle e le antiparticelle attraggono altre antiparticelle. Ma che tipo di forza si verifica tra particelle e antiparticelle?
Per risolvere questa domanda, Villata doveva istituire la seconda ipotesi: la relatività generale è invariante per la CPT. Ciò significa che le leggi che governano una particella di materia ordinaria in un campo ordinario nello spaziotempo possono essere applicate ugualmente bene agli scenari in cui la carica (carica elettrica e numeri quantici interni), la parità (coordinate spaziali) e il tempo sono invertiti, come lo sono per l'antimateria . Quando inverti le equazioni della relatività generale in carica, parità e tempo per o la particella o il campo in cui la particella sta viaggiando, il risultato è a cambio di segno in termini di gravità, rendendolo negativo anziché positivo e implicando la cosiddetta antigravità tra i due.
Villata ha citato il pittoresco esempio di una mela che cade sulla testa di Isaac Newton. Se un anti-mela cade su un anti-Terra, i due si attrarranno e l'anti-mela colpirà l'anti-Newton sulla testa; tuttavia, un anti-mela non può “cadere” sulla vecchia Terra normale, che è fatta di materia vecchia regolare. Invece, l'anti-mela volerà via dalla Terra a causa della variazione di gravità nel segno. In altre parole, se la relatività generale è, in effetti, invariante della CPT, l'antigravità causerebbe la repulsione reciproca di particelle e antiparticelle. Su una scala molto più ampia, Villata afferma che l'universo si sta espandendo a causa di questa potente repulsione tra materia e antimateria.
Che dire del fatto che materia e antimateria sono noti per annientarsi a vicenda? Villata risolse questo paradosso ponendo l'antimateria lontano dalla materia, negli enormi vuoti tra ammassi di galassie. Si ritiene che questi vuoti derivino da piccole fluttuazioni negative nel campo della densità primordiale e sembrano possedere una sorta di antigravità, respingendo tutta la materia da loro. Ovviamente, la ragione per cui gli astronomi non osservano effettivamente l'antimateria nei vuoti è ancora in alto. Nelle parole di Villata, "Esiste più di una possibile risposta, che verrà esaminata altrove". La ricerca appare nell'edizione di questo mese di Europhysics Letters.
