Gli scienziati sono da tempo sconcertati dal fatto che l’universo sembra essere costituito quasi esclusivamente da materia. Questo enigma viene solitamente espresso in termini di asimmetria:in altre parole, dovrebbero esserci uguali quantità di materia e antimateria. Il motivo per cui le condizioni cosmiche iniziali si discostarono minuscolamente dalla simmetria materia-antimateria per produrre quasi esclusivamente materia è uno dei più grandi misteri della scienza moderna. Ora, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley e dell’Università di Yale potrebbero aver trovato una spiegazione parziale.

In un articolo presentato alla rivista Physical Review Letters, i ricercatori propongono un nuovo meccanismo che genera masse leggermente diverse per il protone e l’antiprotone, che ha permesso all’Universo di evolversi verso uno stato contenente molta più materia che antimateria.

"Molti modelli sono stati proposti per spiegare questo mistero, ma il problema con la stragrande maggioranza di questi modelli è che richiedono condizioni nell'Universo primordiale che non hanno alcuna spiegazione ovvia", ha detto Hitoshi Murayama, professore di fisica alla UC Berkeley. . "Nel nostro lavoro, abbiamo scoperto che un meccanismo semplice e molto ben motivato nasce naturalmente da un'estensione ampiamente studiata e conosciuta del modello standard, chiamata Supersimmetria."

Secondo il Modello Standard della Fisica, tutta la materia è costituita da particelle subatomiche chiamate quark e leptoni, e le forze che agiscono tra queste particelle sono mediate dai bosoni. Il Modello Standard prevede anche l'esistenza di antiparticelle per ciascuna di queste particelle, che hanno la stessa massa delle particelle corrispondenti ma carica elettrica opposta.

Nell'universo primordiale, si pensa che particelle e antiparticelle siano state create in quantità uguali. Tuttavia, in una minuscola frazione di secondo, la stragrande maggioranza di queste particelle e antiparticelle si annichilarono a vicenda, lasciando dietro di sé un piccolo eccesso di materia. Questo eccesso di materia è ciò che alla fine ha formato le galassie e le stelle che vediamo oggi nell’universo.

I ricercatori hanno scoperto che la versione supersimmetrica del Modello Standard porta naturalmente a una piccola differenza di massa tra il protone e l’antiprotone. Questa differenza di massa è sufficiente per consentire all’universo di evolversi verso uno stato contenente molta più materia che antimateria.

Nel modello supersimmetrico, si ipotizza che il protone e l'antiprotone siano costituiti da tre quark, uno dei quali è un pesante "quark supersimmetrico" che è unico nel modello supersimmetrico. I ricercatori propongono che l'interazione tra i quark pesanti e la particella Higgs potrebbe generare la differenza di massa tra protone e antiprotone.

"Il meccanismo che proponiamo richiede solo una modifica molto piccola del Modello Standard, il che è abbastanza convincente da un punto di vista teorico", ha affermato Murayama. "Il nostro prossimo passo è vedere se la nostra proposta è coerente con vari dati sperimentali come quelli ottenuti dall'LHC del CERN."

Se la proposta dei ricercatori fosse corretta, potrebbe fornire una spiegazione parziale al grande mistero del perché l’universo contiene meno antimateria che materia. Potrebbe anche fornire informazioni sulla natura della supersimmetria, una teoria che è stata ampiamente studiata in fisica ma deve ancora essere confermata sperimentalmente.