Gli scienziati sono più vicini a comprendere l’origine della materia. Questo perché uno studio ha scoperto che gran parte delle particelle osservate negli esperimenti con i collisori provengono da reazioni avvenute poco dopo il Big Bang, e non dal “brodo” primordiale di quark e gluoni dell'Universo, come si pensava in precedenza.
Lo studio suggerisce un nuovo approccio per comprendere l’origine della materia
- Uno studio mette in discussione l’idea precedente secondo cui tutte le particelle osservate nei collisori provenivano direttamente dalla “zuppa” post-Big Bang di quark e gluoni, sottolineando che molte particelle si sono formate in reazioni successive;
- La ricerca dimostra che la materia si è formata in più fasi nel tempo, coinvolgendo interazioni e trasformazioni complesse, piuttosto che un processo diretto e immediato dello stato iniziale dell'Universo;
- Utilizzando i dati degli acceleratori di particelle, utilizzati dagli scienziati per simulare condizioni simili a quelle all'inizio dell'Universo, i ricercatori hanno analizzato particelle come il charmonium per comprendere meglio la formazione della materia;
- La scoperta apre possibilità di ricerca sulla formazione della materia nell'Universo primordiale e sulle interazioni delle particelle in condizioni estreme per adattare i modelli teorici esistenti.
Ciò che la ricerca ha fatto essenzialmente è stato aiutare a identificare quanta materia intorno a noi si è formata nelle prime frazioni di secondo dopo il Big Bang e quanta si è formata da reazioni successive durante l’espansione dell’Universo.
Una nuova ricerca riconfigura la comprensione dell’origine della materia
Per comprendere la ricerca in questione, pubblicata sulla rivista Lettere di fisica B, è necessario separarlo in parti. Dai un'occhiata qui sotto:
Cosa ha scoperto la ricerca
Per iniziare a comprendere la scoperta, immaginiamo l’Universo subito dopo il Big Bang come una zuppa estremamente calda di particelle fondamentali, chiamate quark e gluoni. Quando l’Universo inizia a raffreddarsi, questi quark e gluoni si combinano per formare protoni, neutroni e altre particelle composite.
Dallo studio è emerso che molte delle particelle analizzate dagli scienziati negli esperimenti per comprendere l'origine della materia, in realtà, si sono formate poco dopo l'origine stessa. Cioè si sono formati durante interazioni successive tra altre particelle già formate e non direttamente dal brodo iniziale di quark e gluoni.
Ciò significa che il processo di formazione della materia è più complesso ed esteso nel tempo di quanto si credesse in precedenza, coinvolgendo diverse fasi di reazioni e trasformazioni. Pertanto, la scoperta aiuta gli scienziati a perfezionare i loro modelli su come la materia si è formata ed evoluta nell’Universo primordiale.
Come la ricerca è arrivata a questa scoperta
I ricercatori sono arrivati a questa scoperta analizzando i dati raccolti negli acceleratori di particelle, dove atomi o particelle subatomiche vengono accelerati a velocità vicine a quella della luce e si scontrano l'uno contro l'altro.
(Queste collisioni ricreano condizioni simili a quelle presenti nell’Universo subito dopo il Big Bang. Ciò consente agli scienziati di farsi un’idea di come si sono formate le particelle e la materia.)
Nel caso dello studio in questione si sono concentrati sull’analisi del charmonium, una particella rara che può formarsi dalle interazioni tra altre particelle chiamate mesoni D.
Per saperne di più:
Misurando quanti charmonio e mesoni D sono stati prodotti e applicando nuovi calcoli basati su questi dati, i fisici delle università di Yale e Duke hanno determinato che una percentuale significativa del charmonio misurato non aveva origine direttamente dal brodo originale di quark e gluoni, ma piuttosto da reazioni tra particelle già formate.
Questo approccio ha contribuito a chiarire che fino al 70% delle particelle osservate in alcuni casi sono il risultato di queste reazioni successive e non delle condizioni iniziali dell’Universo, come si pensava in precedenza.
Prossimi passi
Questa scoperta potrebbe aprire diversi filoni di indagine. La ricerca apre la strada per approfondire ed espandere la comprensione di come si è formata la materia nell’Universo primordiale e di come le particelle interagiscono in condizioni estreme, ad esempio.