a cura di Mario Bruschi, Dipartimento di Fisica Università “La Sapienza”

(Violazione CP nei mesoni B)
Un fondamentale teorema della Fisica Teorica stabilisce che se, con un colpo di bacchetta magica (!), si potessero scambiare tutte le cariche elettriche positive con quelle negative (e viceversa : coniugazione di carica C) e insieme scambiare la sinistra con la destra (parità P) e insieme invertire il flusso del tempo ( il passato diventa futuro e viceversa: inversione temporale T), ci troveremmo in un anti-Universo indistinguibile da quello in cui viviamo!

Questo è in parole povere, il Teorema CPT. I fisici erano comunque convinti che in realtà le singole ‘invarianze’ fossero rispettate dalla natura… cioè che il mondo fosse indifferente allo scambio delle cariche elettriche e allo scambio destra-sinistra e allo scambio passato-futuro. I primi dubbi vennero a fisici teorici negli anni ’50 e in seguito fu confermato sperimentalmente che in realtà l’Universo distingue tra positivo e negativo (C) e tra destra e sinistra (P)… restava la possibilità che comunque cambiando le cariche (C) e la parità (P), l’Universo restasse lo stesso… (invarianza CP). Ma alcuni fisici teorici teorizzarono che la stessa CP potesse essere violata a livello microscopico e nel 1964 tale violazione fu confermata sperimentalmente nel decadimento dei mesoni K (che contengono i rari quarks ‘S’ -quarks ‘strani’-). La violazione di CP è estremamente importante perché, se confermata e se il teorema CPT è corretto, implica una violazione della invarianza sotto inversione temporale (T): in altre parole l’Universo è in grado di distinguere (almeno a livello microscopico) tra passato e futuro! Questo, anche se può sembrare banale per il non scienziato (in effetti chiunque può facilmente avvertire in che direzione scorre il tempo… prima si nasce e poi si muore: non viceversa!), era stato ed è tuttora uno dei problemi aperti della fisica: la fisica fondamentale ha serie difficoltà nel riconoscere la “freccia del tempo” cioè proprio nel distinguere futuro e passato…
Tornando alla attualità: i fisici teorici sospettavano che la misteriosa violazione CP potesse essere osservata anche nel decadimento dei mesoni B, mesoni che contengono i quarks ‘bottom’ B che sono ancora più rari dei già rari S (strani). Una prova sperimentale di ciò sembra emergere in un piccolo numero di eventi registrati al FermiLab (USA). Gerry Bauer (bauerg@fnal.fnal.gov, 630-840-8621) analizzando dati sulla asimmetria tra la produzione di mesoni antimesoni B nelle collisoni protone-antiprotone al FermiLab e il loro decadimento in mesoni K e Psi, tentativamente conferma che una violazione CP accade nei fenomeni coinvolgenti i quarks B.
(Abe et al., Physical Review Letters, tent. 21 -December 1998). Inoltre una prova diretta della violazione della invarianza T è stata ottenuta al CERN nell’esperimento CPLEAR studiando il decadimento di Kaoni e antiKaoni (i dati saranno prossimamente pubblicati su Physics Letters B). La conferma di una direzione privilegiata del tempo potrebbe anche fare luce su uno dei misteri cosmologici finora insoluti: perché nel Big Bang si è formata più materia che antimateria? Perché viviamo in questo mondo, e non nell’antimondo? (o peggio, in un mix dei due… peggio perché la materia normale ha incontri “esplosivi” con la sua controparte!).

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