Cosa succederebbe se la chiave per comprendere la nostra stessa esistenza si trovasse in una teoria scientifica vecchia di 150 anni, considerata obsoleta e dimenticata? Un team di fisici giapponesi ha fatto esattamente questo, riportando in vita un’idea rivoluzionaria del 1867 per affrontare uno dei più grandi enigmi della fisica moderna: perché l’universo è fatto di materia e non di antimateria?
Secondo le leggi della fisica, ogni particella di materia nell’universo ha un gemello malvagio: l’antimateria. Quando queste controparti si incontrano, si annullano a vicenda in un’esplosione di pura energia. Dopo il Big Bang, materia e antimateria avrebbero dovuto cancellarsi completamente, lasciando dietro di sé solo un universo ricolmo di radiazione. Eppure, eccoci qui: pianeti, stelle, galassie e noi stessi esistiamo perché, in qualche modo, la materia ha prevalso con un leggero ma decisivo vantaggio.
La nuova ricerca, pubblicata sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters, propone una soluzione tanto elegante quanto inaspettata. I ricercatori hanno ripreso la teoria di William Thomson, meglio conosciuto come Lord Kelvin, che nel XIX secolo immaginava gli atomi come “nodi” nell’etere cosmico.
Gli scienziati giapponesi hanno applicato il concetto di nodi ai pacchetti d’onda di energia che attraversavano l’universo primordiale. Subito dopo il Big Bang, una serie di transizioni di fase generarono crepe nello spazio, lasciando dietro di sé “difetti filamentosi” simili a fili cosmici. Con l’espansione e la contrazione dello spaziotempo, questi filamenti si aggrovigliarono, formando complessi nodi energetici.
Ma cosa è successo a questi nodi? Secondo la teoria, si sono gradualmente “slegati” attraverso il tunneling quantistico, il fenomeno che ha valso il premio Nobel per la fisica di quest’anno e che permette alle particelle di attraversare barriere apparentemente insormontabili nel regno quantistico. Se questi nodi avessero avuto una leggera predisposizione a favorire la materia rispetto all’antimateria, il loro disfacimento potrebbe spiegare l’asimmetria materia-antimateria che osserviamo oggi.
Yu Hamada, coautore dello studio e fisico delle particelle presso l’Università Keio in Giappone, ha spiegato il processo con una metafora affascinante: “Fondamentalmente, questo collasso produce molte particelle“. Tra queste particelle figurano forme particolari di neutrini, particelle elettricamente neutre con massa quasi nulla, il cui decadimento può “generare naturalmente lo squilibrio tra materia e antimateria”.
Hamada prosegue con un’immagine potente: “Questi neutrini pesanti decadono in particelle più leggere, come elettroni e fotoni, creando una cascata secondaria che riscalda nuovamente l’universo. In questo senso, i neutrini sono i genitori di tutta la materia nell’universo oggi, compresi i nostri stessi corpi, mentre i nodi possono essere considerati i nostri nonni cosmici“.
L’indagine matematica condotta dal team ha confermato che, almeno sulla carta, la teoria regge. Ma come si può verificare sperimentalmente una proposta così audace? I ricercatori hanno una risposta: i calcoli suggeriscono che il collasso di questi nodi cosmici dovrebbe lasciare dietro di sé strutture simili a stringhe, proprio quelle previste dalla teoria delle stringhe. Queste strutture potrebbero essere rilevabili dagli osservatori di onde gravitazionali come LIGO o il futuro LISA.
Se queste tracce venissero effettivamente individuate, rappresenterebbe non solo una conferma della teoria dei nodi cosmici, ma anche un trionfo per gli appassionati della teoria delle stringhe, che da decenni cercano prove empiriche delle loro predizioni. La possibilità di osservare direttamente le conseguenze di eventi accaduti nell’universo primordiale trasformerebbe la nostra comprensione della cosmologia.
