Un nuovo studio può aiutare a rispondere a uno dei più grandi misteri dell'universo: perché c'è più materia dell'antimateria? Questa risposta, a sua volta, potrebbe spiegare perché esiste tutto, dagli atomi ai buchi neri.
Miliardi di anni fa, subito dopo il Big Bang, l'inflazione cosmica allungò il minuscolo seme del nostro universo e trasformò l'energia in materia. I fisici pensano che l'inflazione inizialmente abbia creato la stessa quantità di materia e antimateria, che si annullano a vicenda al contatto. Ma poi accadde qualcosa che inclinò le scale a favore della materia, permettendo a tutto ciò che possiamo vedere e toccare di entrare in esistenza - e un nuovo studio suggerisce che la spiegazione è nascosta in leggerissime increspature nello spazio-tempo.
"Se inizi con una componente uguale di materia e antimateria, finiresti per non avere nulla", perché l'antimateria e la materia hanno una carica uguale ma opposta, ha detto l'autore principale dello studio Jeff Dror, un ricercatore post dottorato dell'Università della California , Berkeley e ricercatore di fisica presso il Lawrence Berkeley National Laboratory. "Tutto sarebbe semplicemente annientato."
Ovviamente, tutto non si è annichilito, ma i ricercatori non sono sicuri del perché. La risposta potrebbe coinvolgere particelle elementari molto strane conosciute come neutrini, che non hanno carica elettrica e possono agire come materia o antimateria.
Un'idea è che circa un milione di anni dopo il Big Bang, l'universo si è raffreddato e ha subito una transizione di fase, un evento simile a come l'acqua bollente trasforma il liquido in gas. Questo cambiamento di fase ha spinto i neutrini in decomposizione a creare più materia dell'antimateria da parte di "piccole, piccole quantità", ha detto Dror. Ma "non ci sono modi molto semplici - o quasi nessun modo - per sondare e capire se si è effettivamente verificato nell'universo primordiale".
Ma Dror e il suo team, attraverso modelli teorici e calcoli, hanno scoperto un modo in cui potremmo essere in grado di vedere questa transizione di fase. Hanno proposto che il cambiamento avrebbe creato fili di energia estremamente lunghi ed estremamente sottili chiamati "stringhe cosmiche" che ancora pervadono l'universo.
Dror e il suo team si resero conto che queste stringhe cosmiche avrebbero probabilmente creato lievi increspature nello spazio-tempo chiamate onde gravitazionali. Rileva queste onde gravitazionali e possiamo scoprire se questa teoria è vera.
Le onde gravitazionali più forti nel nostro universo si verificano quando si verifica una supernova, o esplosione di stelle; quando due grandi stelle orbitano l'una attorno all'altra; o quando due buchi neri si fondono, secondo la NASA. Ma le onde gravitazionali proposte causate da stringhe cosmiche sarebbero molto più piccole di quelle rilevate in precedenza dai nostri strumenti.
Tuttavia, quando il team ha modellato questa ipotetica transizione di fase in varie condizioni di temperatura che avrebbero potuto verificarsi durante questa transizione di fase, hanno fatto una scoperta incoraggiante: in tutti i casi, le stringhe cosmiche avrebbero creato onde gravitazionali che sarebbero state rilevabili da futuri osservatori, come il L'antenna spaziale laser (LISA) dell'Agenzia spaziale europea e la proposta di Big Bang Observer e l'Osservatorio sulle onde gravitazionali dell'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese (DECIGO).
"Se queste stringhe sono prodotte a scale di energia sufficientemente elevate, produrranno effettivamente onde gravitazionali che possono essere rilevate dagli osservatori pianificati", ha detto a Live Science Tanmay Vachaspati, un fisico teorico dell'Arizona State University che non faceva parte dello studio.
I risultati sono stati pubblicati il 28 gennaio sulla rivista Physical Review Letters.
Nota del redattore: questa storia è stata aggiornata per correggere le organizzazioni responsabili di LISA. È gestito dall'Agenzia spaziale europea, non dalla NASA, che è un collaboratore del progetto.
