L’enigma dell’antimateria e i buchi neri primordiali: ecco perché esistiamo

Se l’universo avesse seguito alla lettera le rigide regole della simmetria previste per i suoi primordi, oggi semplicemente non esisteremmo. Non ci sarebbero stelle, galassie, pianeti e, di conseguenza, nessuno di noi sarebbe qui a interrogarsi sui misteri del cosmo.

Secondo i princìpi fondanti della cosmologia, durante il Big Bang è stata creata un’identica quantità di materia e di antimateria (particelle speculari a quelle che conosciamo, ma con carica elettrica opposta, come antiprotoni e antielettroni). La regola è spietata: quando materia e antimateria si incontrano, si annichiliscono a vicenda, rilasciando energia. A rigor di logica, in un cosmo perfettamente diviso a metà, le grandi strutture non avrebbero mai potuto formarsi. L’universo dovrebbe essere oggi un freddo mare vuoto. Eppure, un “difetto” iniziale ha permesso alla materia ordinaria di prevalere. Ma come? E dove è finita tutta l’antimateria mancante?

Per anni la scienza ha cercato l’evento scatenante di questa asimmetria. Ora, il fisico teorico polacco Nikodem Poplawski, della University of New Haven, ha proposto una teoria affascinante che non richiede l’invenzione di nuove leggi della fisica al di fuori del Modello Standard, ma utilizza “mostri” cosmici già ipotizzati: i buchi neri primordiali.

La grande abbuffata dei buchi neri: la trappola gravitazionale

Per i non addetti ai lavori, l’idea di Poplawski può essere riassunta in un concetto di “selezione all’ingresso” operata dalla gravità. Subito dopo il Big Bang, fluttuazioni estreme di densità hanno generato minuscoli ma voracissimi buchi neri, definiti per l’appunto “primordiali”.

Ma perché questi avrebbero dovuto preferire l’antimateria alla materia ordinaria? La spiegazione del fisico si basa su un principio meccanico tanto semplice quanto elegante:

• La differenza di massa: Nelle primissime e caotiche fasi dell’universo, l’antimateria era leggermente più massiccia della materia corrispondente.
• Il fattore velocità: Essendo più pesanti, le particelle di antimateria si muovevano più lentamente rispetto alla loro controparte.
• L’attrazione fatale: Le leggi della fisica ci dicono che la probabilità che una particella venga catturata dall’attrazione gravitazionale di un buco nero aumenta al diminuire della sua velocità.

Di conseguenza, i buchi neri primordiali hanno “inghiottito” l’antimateria a un ritmo nettamente superiore. L’antimateria superstite si è annichilita con la materia, ma il divario creato dai buchi neri ha lasciato un avanzo netto di materia ordinaria: i mattoni con cui è stato costruito l’intero universo tangibile. Quindi l’antimateria sarebbe sparita perché troppo “Pesante” rispetto alla materia. Alla fine una spiegazione elegante per il nostro universo.

Un sasso per due piccioni: il mistero del James Webb

Questa teoria risolve brillantemente anche un secondo, pressante enigma cosmologico. Il Telescopio Spaziale James Webb (JWST) sta mandando in crisi i modelli tradizionali, scoprendo buchi neri supermassicci già formati quando l’universo aveva solo 500 milioni di anni. Un tempo considerato troppo breve per permettere a queste strutture di crescere, un processo che si stimava richiedesse almeno un miliardo di anni.

Se i buchi neri primordiali hanno banchettato fin da subito con l’antimateria (che, come abbiamo visto, era estremamente pesante), avrebbero accumulato una massa enorme in tempi rapidissimi. Questo vantaggio iniziale spiegherebbe perfettamente la loro crescita precoce e spropositata osservata oggi dal JWST.

Certo, la strada affinché questa teoria venga universalmente accettata dalla comunità scientifica è ancora lunga. La prova definitiva dipenderà dalla nostra capacità di rilevare fisicamente i buchi neri primordiali, teorizzati da Stephen Hawking negli anni ’70 ma rimasti finora sfuggenti. Secondo Poplawski, la chiave per testare questa ipotesi nel prossimo futuro risiederà nello studio avanzato delle onde gravitazionali e dei neutrini, sperando di catturare l’eco di quella primordiale, immensa abbuffata cosmica. Come sempre la fisica sperimentale deve spiegare quello che la fisica teorica immagina.

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