“Il solo fatto di vivere in una regione dominata in modo schiacciante dalla materia non preclude l’esistenza di altre regioni dello spazio dominate, invece, dall’antimateria“, osserva Dan Hooper, capo del Theoretical Astrophysics Group del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) e Professore Associato di Astronomia e Astrofisica presso l’Università di Chicago.
“Se una galassia da qualche parte nel nostro universo entrasse in collisione o incontrasse in altro modo una galassia fatta di antimateria“, ha scritto Hooper in una e-mail al Daily Galaxy, “rilascerebbe una violenta esplosione di raggi gamma, con caratteristiche spettrali distintive. Niente di simile è mai stato visto dagli astronomi, costringendoci a concludere che grandi agglomerati di antimateria devono essere molto rari nel nostro universo, ammesso che esistano“.
Il Modello Standard – che spiega come interagiscono gli elementi costitutivi di base della materia, governati dalle quattro forze fondamentali – non riesce a spiegare il persistente mistero del perché l’universo osservabile non contiene praticamente antimateria.
I fisici credono che il Big Bang creò uguali quantità di materia e antimateria nella storia primitiva dell’universo – ma non sanno spiegarsi come è svanita l’antimateria. Forse non lo è e risiede isolata in alcune regioni remote del nostro universo.
L’antimateria è la materia costituita da antiparticelle, corrispondenti per massa alle particelle della materia ordinaria, ma aventi alcuni numeri quantici, come ad esempio la carica elettrica, di segno opposto. Le leggi che governano le combinazioni di antiparticelle a formare gli antielementi (o antiatomi) e le antimolecole sono simmetriche a quelle che governano la materia.
Quando una particella e un’antiparticella vengono a contatto si assiste al fenomeno dell’annichilazione, ovvero si ha la trasformazione della materia coinvolta in radiazione elettromagnetica sotto forma di fotoni ad alta energia (raggi gamma), oppure le particelle coinvolte si trasformano in altre coppie di particelle-antiparticelle, in ogni caso tali che la somma dell’energia totale, precedente e seguente l’evento, rimanga costante in accordo al principio di conservazione della massa-energia. In determinate condizioni particelle e antiparticelle possono originare per tempi brevissimi particelle instabili, come i mesoni, o un atomo esotico, come il positronio.
Sebbene si ritenga che in origine materia e antimateria si equivalessero, nell’universo attuale è rilevabile antimateria in quantità esigua, di cui una parte prodotta dagli esperimenti, in tempi brevissimi annichilata dalla materia. La ragione che ha portato alla prevalenza della materia è oggetto di attivo studio.
Regioni esotiche di antimateria, se esistessero, potrebbero contenere la vita
Se tali regioni esotiche esistessero con grandi quantità di antiprotoni, antineutroni e positroni senza la presenza di protoni, neutroni o elettroni con cui annichilarsi, si comporterebbe proprio come fa la materia barionica ordinaria, formando versioni di antimateria di tutti i tipi conosciuti di atomi e molecole, che subirebbero l’intera gamma di reazioni e processi fisici e chimici che avvengono tra la materia ordinaria, creando stelle, pianeti e galassie – e potrebbero persino contenere vita.
“E la luce generata da una stella di antimateria o da una galassia di antimateria“, spiega Hooper in At the Edge of Time , “sarebbe del tutto indistinguibile da quella prodotta da qualsiasi stella o galassia ordinaria“.
Come LIGO ci ha mostrato con la sua recente rilevazione di una fusione di stelle di neutroni e buchi neri supermassicci, i sistemi astrofisici si scambiano materia continuamente, con molte galassie nel nostro universo che si scontrano o si fondono l’una con l’altra.
Si prevede che anche la Via Lattea si scontrerà tra quattro miliardi di anni in un colossale mashup con la sua vicina più vicina, la massiccia galassia di Andromeda, evento che potrebbe eventualmente espellere il nostro sistema solare nello spazio profondo.
Se una galassia composta di materia dovesse entrare in collisione con una galassia di antimateria, genererebbe l’evento più drammatico e distruttivo dai tempi del Big Bang.
Tali eventi, conclude Hooper, “se mai si verificheranno, devono essere incredibilmente rari e in una regione lontana dell’universo“.
