Dì la parola "antimateria" e immediatamente la gente pensa alla fantascienza: anti-universi, carburante per i motori della velocità di curvatura dell'Enterprise e così via. L'antimateria è costituita da particelle elementari, ognuna delle quali ha la stessa massa delle corrispondenti controparti della materia - protoni, neutroni ed elettroni - ma le opposte cariche e proprietà magnetiche. Quando le particelle di materia e antimateria si scontrano, si annichilano a vicenda e producono energia secondo la famosa equazione di Einstein, E = mc2. Ma l'antimateria non è qualcosa che è disponibile in ogni farmacia d'angolo (e nemmeno il plutonio, per continuare con il tema del film) e non c'è molto in giro, quindi sembra. Ma, secondo la teoria, non è sempre stato così, e gli scienziati stanno usando l'Osservatorio dei raggi X di Chandra per cercare prove dell'antimateria che era presente nell'universo primordiale. E non è un lavoro facile ...
Secondo il modello del Big Bang, l'Universo era inondato di particelle di materia e antimateria poco dopo il Big Bang. Gran parte di questo materiale è stato annientato, ma poiché c'era leggermente più materia dell'antimateria - meno di una parte per miliardo - era rimasta solo la materia, almeno nell'universo locale.
Si ritiene che tracce di antimateria siano prodotte da potenti fenomeni come getti relativistici alimentati da buchi neri e pulsar, ma non è stata ancora trovata alcuna prova della presenza di antimateria nell'Universo bambino.
Come poteva sopravvivere qualsiasi antimateria primordiale? Subito dopo il Big Bang si credeva che ci fosse un periodo straordinario, chiamato inflazione, quando l'Universo si espanse esponenzialmente in appena una frazione di secondo.
"Se esistessero blocchi di materia e antimateria uno accanto all'altro prima dell'inflazione, ora potrebbero essere separati da più della scala dell'Universo osservabile, quindi non li vedremmo mai incontrarsi", ha detto Gary Steigman della Ohio State University, che ha diretto lo studio. "Ma potrebbero essere separati su scale più piccole, come quelle dei superammassi o dei cluster, che è una possibilità molto più interessante."
In tal caso, le collisioni tra due ammassi di galassie, le più grandi strutture legate alla gravità dell'Universo, potrebbero mostrare prove di antimateria. L'emissione di raggi X mostra quanto gas caldo è coinvolto in una tale collisione. Se parte del gas di uno dei due cluster ha particelle di antimateria, allora ci sarà l'annientamento e i raggi X saranno accompagnati dai raggi gamma.
Steigman ha usato i dati ottenuti da Chandra e ora ha orbitato attorno all'osservatorio del raggio gamma di Compton per studiare il Bullet Cluster, dove due grandi gruppi di galassie si sono schiantati l'uno contro l'altro a velocità estremamente elevate. Ad una distanza relativamente vicina e con un orientamento laterale favorevole rispetto alla Terra, il Bullet Cluster offre un eccellente sito di prova per la ricerca del segnale di antimateria.
Dai un'occhiata a questa animazione molto elegante di ammassi di galassie che si schiantano l'uno contro l'altro.
"Questa è la scala più ampia su cui sia mai stato fatto questo test per l'antimateria", ha detto Steigman, il cui articolo è stato pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "Sto cercando di vedere se ci potrebbero essere gruppi di galassie costituite da grandi quantità di antimateria."
La quantità osservata di raggi X da Chandra e la mancata rilevazione dei raggi gamma dai dati Compton mostrano che la frazione di antimateria nel Bullet Cluster è inferiore a tre parti per milione. Inoltre, le simulazioni della fusione Bullet Cluster mostrano che questi risultati escludono qualsiasi quantità significativa di antimateria su scale di circa 65 milioni di anni luce, una stima della separazione originale dei due cluster in collisione.
"La collisione di materia e antimateria è il processo più efficiente per la generazione di energia nell'universo, ma potrebbe non avvenire su scale molto grandi", ha affermato Steigman. "Ma non mi arrendo ancora mentre sto pianificando di esaminare altri ammassi di galassie in collisione che sono stati recentemente scoperti."
Trovare antimateria nell'Universo potrebbe dire agli scienziati quanto è durato il periodo di inflazione. "Il successo di questo esperimento, anche se a lungo termine, ci insegnerebbe molto sulle prime fasi dell'Universo", ha detto Steigman.
Stretti vincoli sono stati posti da Steigman sulla presenza di antimateria su scale più piccole osservando i singoli ammassi di galassie che non comportano collisioni così grandi e recenti.
Fonte: Chandra / Harvard
