Violata una Legge Fisica della Natura?


Segni della produzione di plasma di quark e gluoni, presso il LHC. Credit: CERN
Per un breve istante,sembra, dei scienziati al Brook Haven National Laboratory of Long Island, hanno recentemente scoperto,che una fondamentale legge della natura è stata infranta.
Nulla di cui preoccuparsi, la gravità è ancora valida,l'azione risulta ancora uguale e contraria alla reazione, cosi come la conservazione dell'energia. Ma per una piccolissima frazione di tempo, al Relativistic Heavy Ion Collider(RHIC), i fisici hanno creato una bolla di spazio asimmetrica dove non esisteva più la parità.

Per moltissimo tempo si è pensato che la parità fosse una legge fondamentale della natura. Essenzialmente dice che l'universo non è ne mancino ne destro, che insomma le leggi fisiche rimangono invariate se espresse a coordinate invertite. Nei primi anni '50, fu scoperto che la forza debole, che è responsabile della radiazione nucleare,infrange la legge della parità. Ad ogni modo, la forza nucleare forte,che tiene insieme le particelle subatomiche si pensava che aderisse sempre alla legge della parità, almeno sotto condizioni normali.
Adesso però, questa legge sembra essere stata infranta da un team di una dozzina di fisici delle particelle, tra cui anche Jack Sandweiss, professore in fisica all'Università Yale. Dal 2000, Sandweiss ha continuato a far collidere nuclei di atomi d'oro, all'interno del progetto/esperimento STAR, al RHIC, un acceleratore delle particelle con una circonferenza di 3.86 km, per studiare la legge della parità in condizioni estreme.

Il team ha creato qualcosa chiamato un plasma di quark-gluoni, una specie di "zuppa" che risulta quando le energie arrivano a livelli abbastanza alti da rompere i protoni e neutroni nei loro costituenti quark e gluoni, quelli che sono i fondamentali mattoni per costruire la materia.
I teorici credono che questo tipo di plasma di quark-gluoni, che ha una temperatura di un trilione di gradi celsius, esisteva subito dopo il Big Bang, quando l'universo aveva soltanto un microsecondo di età. La "bolla" di plasma creata nella collisione al RHIC è durata per soltanto un milionesimo di un miliardesimo di un miliardesimo di secondo, eppure il team è convinto di poter imparare molto da questo riguardo alla struttura dell'universo, dai buchi neri alle galassie, visto che tutte potrebbero essere nate da questa "zuppa".
Quando i nuclei dei atomi d'oro, viaggiando a 99,999% della velocità della luce, sono entrati in collisione, il plasma risultante era cosi energetico che un piccolo cubo di questa grande un quarto della larghezza di un capello umano, potrebbe contenere tutta l'energia che viene usata dagli USA in un intero anno.
Oltre a questa energia, è stato generato anche un enorme campo magnetico prodotto dal plasma, il più forte mai creato, che ha quindi fatto intuire ai fisici che forse una delle leggi della natura è stata infranta.

Immagine della sede del Brookhaven National Laboratory. Credit: BNL/RHIC

"Una cosa interessantissima è successa in quelle condizioni estreme,"spiega Sandweiss. "La violazione della parità è estremamente difficile da rilevare, ma il campo magnetico, in congiunzione con la violazione della parità ha dato vita ad un effetto secondario che potevamo rilevare."
Sandweiss e il suo team, che include gli ricercatori in campo fisico, sempre dell'università Yale: Evan Finch, Alexei Chikanian e Richard Majka,hanno scoperto i quark dello stesso segno si muovevano insieme: I quark ascendenti si muovevano secondo le linee del campo magnetico, mentre i quark discendenti si muovevano nella direzione contraria. Il fatto che i quark potevano distinguere le differenza in direzione ha suggerito ai ricercatori che la simmetria è stata rotta.
I risultati sono stati cosi inaspettati che i suoi colleghi hanno aspettato più di un anno per pubblicarli, passando questo tempo cercando spiegazioni alternative. Ancora i fisici che hanno lavorato alla ricerca ribadiscono che questo effetto suggerisce soltanto che la parità è stata violata, non ne è una assoluta prova, comunque la collaborazione STAR ha deciso di aprire la ricerca al scrutinio di altri fisici nel mondo.
"Credo che sia un effetto reale, comunque ne sapremo di più nei prossimi anni" spiega Sandweiss.
Il prossimo passo per il team sarà testare i risultati rifacendo lo stesso esperimento soltanto con collisioni con energie più basse, per vedere e l'apparente violazione sparisce quando non c'è abbastanza energie che creino le condizioni estreme.
Se questo effetto fosse po provato come vero, potrebbe aiutare gli scienziati a capire un altra simile asimmetria che ha portato ad uno dei più grandi misteri della fisica, cioè: perché l'universo è dominato dalla materia quando dopo il Big Bang sono stati creati pari quantità di materia ed antimateria.
Sandweiss si dice ansioso dei prossimi risultati che potranno portare a nuove risposte. " Spero tanto che questa ricerca continui per scoprire esattamente cosa sta succedendo." ha spiegato.

fonte: http://hepwww.physics.yale.edu/star/parity/dima.pdf

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