Ciascuno di noi, semplicemente guardandosi intorno, non può non rimanere colpito ed affascinato dall’estrema complessità e varietà del mondo in cui viviamo. Eppure l’intera architettura dell’universo, dalla stelle all’acqua del mare, dall’aria che respiriamo a noi stessi, è il risultato della combinazione sapiente di pochi mattoni fondamentali.
La Fisica delle Particelle è la disciplina scientifica che si occupa di spiegare le leggi grazie a cui questo straordinario puzzle funziona. Grazie ad essa sappiamo che esistono 12 tipi di mattoni elementari di materia (6 quarks e 6 leptoni) accompagnati da un’altra dozzina di particelle elementari, i cosiddetti bosoni vettoriali, che sono i portatori delle forze tramite cui quarks e leptoni interagiscono tra loro. Ad esempio, l’elettrone, la particella che probabilmente ci è più familiare, è un tipo di leptone. Il protone è invece una combinazione di tre quarks e, dunque, non èuna particella elementare! E questo, in linea di principio, basterebbe a spiegare tutto quanto il mondo osservato.
Nei laboratori di fisica, tuttavia, per mezzo di reazioni tra particelle ad energie sufficientemente elevate, si riesce a produrre nuovi tipi di particelle in tutto e per tutto uguali a quelle ordinarie, ma con carica di segno opposto. Ad esempio il positrone altro non è se non un elettrone con carica positiva. Attenzione a non confonderlo con il protone, che pur essendo di carica +1, come il positrone, è quasi 2000 volte più pesante e, come abbiamo prima ricordato, è il risultato della combinazione di tre quarks! Esiste invece l’, una combinazione di tre antiquark, ovverosia delle particelle speculari ai quarks ordinari. Questo nuovo tipo di particelle è normalmente indicato come antimateria. Occorre ricordare che l’antimateria non è prodotta soltanto nei laboratori di fisica. Madre Natura la produce continuamente tramite le reazioni dei raggi cosmici di alta energia generati nello spazio lontano da noi, che colpiscono l’atmosfera terrestre. E’ stato proprio osservando una di tali reazioni che è stato rivelato per la prima volta un positrone, quasi settanta anni fa.
Ma allora, direte voi, se è possibile costruire stelle, libri, persone tramite la combinazione di particelle elementari, perché non costruire anti-stelle, anti-libri, anti-persone combinando allo stesso modo le antiparticelle? In linea di principio questo è possibile. Infatti i fisici hanno di recente costruito qualche anti-atomo nei laboratori del CERN di Ginevra. Ma in natura se una particella ed una antiparticella si incontrano, immediatamente si distruggono a vicenda, liberando energia sotto forma di luce. Per qualche ragione che ancora oggi non conosciamo, all’atto della creazione dell’universo, dalla energia liberata nella grande esplosione che noi conosciamo come Big Bang, si sono formate particelle di materia e di antimateria ma solo la prima è sopravvissuta sotto forma di stelle, galassie, pianeti.
Che cosa ha provocato questa asimmetria? Perché la Natura ha privilegiato la materia? Questo è uno dei misteri tuttora irrisolti della Fisica della Particelle. Ogni giorno centinaia di fisici in tutto il mondo sviluppano teorie ed eseguono esperimenti per trovare la soluzione di questo enigma.
Risolverlo ci aiuterebbe a comprendere più a fondo la struttura ed il destino dell’Universo ed, in ultima analisi, di noi stessi.