Do dreams ever come true? (Possono i sogni divenire realtà?) Arthur Schuster (1898).
Così terminava un articolo pubblicato su Nature a fine 1800, nel quale un celebre tedesco, fisico, chimico ed esperto di elettromagnetismo: Arthur Schuster, ipotizzava l’esistenza dell’antimateria.
Nature era già all’epoca una rivista scientifica di prestigio e, nel pubblicare l’idea dell’esistenza di un sistema solare composto di antimateria, ne prendeva anche cautamente le distanze. Prima del titolo, infatti, l’editore teneva a specificare che non era responsabile per le opinioni del suo corrispondente….
Si dovette attendere fino al 1928 quando il genio di Paul Adrien Maurice Dirac formulò l’equazione omonima (l’equazione di Dirac) che descriveva in modo relativistico le particelle elementari a spin semi-intero (fermioni) gettando un ponte tra la relatività speciale e la meccanica quantistica. Quest’equazione consentiva di ipotizzare l’esistenza dell’antielettrone, identico in tutto e per tutto all’elettrone ma con carica positiva, e quindi dell’antimateria.
L’antielettrone fu osservato solo 4 anni dopo da Carl D. Anderson che lo battezzò positrone e gli valse il premio nobel per la fisica nel 1936.
Le leggi della fisica sembrano seguire delle simmetrie, non scontate e non sempre di facile intuizione; certamente quella che ha dato notevoli risultati nella fisica delle particelle del 20° secolo è la simmetria di carica. Per ogni particella in possesso di una carica elettrica si è scoperta, finora, un’antiparticella con carica opposta. Non esiste solo il positrone o antielettrone ma anche l’antiprotone con massa e spin eguali al protone, ma con carica negativa.
E le antiparticelle possono costruire degli antiatomi, nei quali i positroni positivi orbiterebbero intorno a nuclei con carica positiva.
La particolarità dell’antimateria è che al contatto con la materia ordinaria si annichilerebbe, la materia e l’antimateria scomparirebbero rilasciando energia.
Ma il sogno di Schuster non consisteva nelle antiparticelle con carica opposta a quella delle particelle ordinarie ipotizzate da Dirac e scoperte da Anderson, ma in una forma di materia con gravità opposta e repulsiva.
L’idea si sta facendo nuovamente largo: Massimo Villata, Ricercatore all’Osservatorio Astronomico di Torino dell’Istituto Nazionale di Astrofisica ha evidenziato come possa esistere antimateria con proprietà gravitazionali repulsive nel rispetto della simmetria Carica, Parità e Tempo (CPT).
Le operazioni di coniugazione di carica (C, che scambia le particelle con le corrispondenti antiparticelle e viceversa), parità (P, che ha l’effetto di trasformare un fenomeno come se fosse visto ad uno specchio) e l’inversione temporale (T, cioè invertire lo scorrere del tempo, come in un film proiettato alla rovescia) hanno le proprietà di trasformare un sistema fisico in un altro che obbedisce alle stesse leggi fisiche, cioè che può esistere secondo la fisica che conosciamo. Spesso questo accade per ciascuna di queste operazioni singolarmente. Ad esempio nell’elettromagnetismo si dice che le sue leggi sono invarianti (o simmetriche) per C, P e T separatamente. Questo non è più vero per le interazioni nucleari deboli dove tutte e tre le simmetrie sono violate separatamente. L’unico modo per riottenere l’invarianza è applicare le tre operazioni contemporaneamente. Si ha così che CPT è la simmetria universale per le teorie di campo.
Massimo Villata con l’articolo apparso in aprile su EPL (Europhysics Letters)”CPT symmetry and antimatter gravity in general relativity", sviluppa questi concetti giungendo a descrivere le proprietà dell’antimateria che potrebbe essere dotata di antigravità (materia ed antimateria si respingerebbero).
Questa predizione potrebbe spiegare le peculiarità dell’universo osservato: il fatto che osserviamo intorno a noi solo materia, i “vuoti” che si osservano nella struttura a grande scala dell’universo, e l’accelerazione dell’espansione dell’universo, aprendo nuovi scenari per la ricerca dell’energia oscura, ma non solo …….
Massimo Villata non si sbilancia più di tanto con la comunità scientifica, ma al pari di Schuster vola con l’immaginazione per aprire nuovi orizzonti e, dilettandosi a scrivere romanzi scientifici, nella sua prima opera : “La freccia oscura del tempo”, pubblicata con il nome d’arte di Max Wells, spinge l’acceleratore della simmetria CPT giungendo ad ipotizzare i viaggi nel tempo!
