Una particella dimenticata potrebbe spiegare perché l’universo esiste

Una misteriosa particella potrebbe spiegare l’esistenza dell’universo. Si tratta di un parente poco conosciuto del neutrino, noto come neutrino pesante “disaccoppiato” che, a differenza dei neutrini ordinari, è stato sempre considerato troppo debole nelle sue interazioni con la materia per aver avuto un ruolo significativo nell’evoluzione del cosmo. Un team di ricercatori ha però scoperto che il suo tempo di decadimento insolitamente lungo potrebbe averlo reso molto più rilevante di quanto si pensasse in precedenza. Secondo i loro calcoli, sarebbe sopravvissuto abbastanza a lungo da dominare temporaneamente la densità di energia dell’universo durante il raffreddamento del cosmo dopo il Big Bang. In altre parole, avrebbe contribuito a influenzare le condizioni in cui la materia ha acquisito il suo vantaggio sull’antimateria, permettendo l’asimmetria alla base dell’esistenza dell’universo come lo conosciamo.

Per ragioni che i fisici stanno ancora cercando di spiegare, l’universo primordiale si è ritrovato con una quantità di materia superiore all’antimateria, con la prima che è riuscita a prevalere sulla seconda nonostante questi opposti siano stati prodotti in quantità quasi uguali. Se fossero state invece presenti in quantità perfettamente identiche, materia e antimateria si sarebbero annichilite a vicenda, generando energia. Non sarebbe quindi rimasta materia sufficiente per dare origine a stelle, pianeti o vita.

Ad alterare questo equilibrio potrebbe essere stato il neutrino pesante “disaccoppiato”. Nel suo breve periodo di dominio, secondo i ricercatori dell'Università di Southampton e dell'Istituto Indiano di Tecnologia di Kanpur, avrebbe assunto temporaneamente il controllo della densità energetica dell’universo, innescando una fase dominata dalla materia.

Come una particella dalle interazioni deboli potrebbe aver favorito la materia sull’antimateria

In un recente studio teorico pubblicato su Physical Review Letters i ricercatori hanno dimostrato che anche una particella caratterizzata da interazioni estremamente deboli può aver influenzato le condizioni in cui la materia ha acquisito il suo vantaggio sull’antimateria. In particolare, il neutrino disaccoppiato avrebbe modificato la temperatura dell’Universo primordiale alla quale le particelle fondamentali, come gli elettroni e gli altri leptoni, interagivano con le rispettive antiparticelle attraverso il bosone di Higgs, una particella fondamentale associata al meccanismo che conferisce massa a molte particelle elementari.

“Questa temperatura ha agito come un interruttore, determinando il modo in cui si è formato lo squilibrio tra materia e antimateria” ha precisato il dottor Rishav Roshan dell'Università di Southampton.

Secondo questa tesi, la variazione della temperatura dell’Universo primordiale avrebbe infatti modificato anche il momento in cui i leptoni carichi interagivano con le rispettive antiparticelle, influenzando lo sviluppo dello squilibrio tra materia e antimateria.

Uno scenario di questo tipo avrebbe importanti implicazioni nella comprensione dell’espansione dell’Universo nelle sue fasi iniziali e potrebbe aver lasciato tracce riconoscibili e potenzialmente rilevabili nelle onde gravitazionali primordiali, le increspature dello spaziotempo generate nei primi istanti dopo il Big Bang. L’osservazione di queste tracce potrebbe in futuro fornire un modo per indagare la tesi proposta dai ricercatori e verificare se il neutrino pesante “disaccoppiato“ abbia effettivamente influenzato l’evoluzione primordiale dell’Universo.