simmetria di CP

simmetria di CP

Simmetria di un sistema per coniugazione di carica (C) e per inversione della parità (P). In natura per ogni particella esiste un’antiparticella che ha la stessa massa e sopravvive, prima di decadere, in media lo stesso tempo, ma che ha tutti i numeri quantici (per es., la carica elettrica) di segno opposto. Le interazioni deboli hanno un effetto diverso su materia e antimateria, ma per lo più si ritrova lo stesso comportamento della materia se si osserva la materia riflessa in uno specchio e viceversa. Questa proprietà è la simmetria CP. In presenza di tale simmetria un ipotetico extraterreste non potrebbe effettuare alcun esperimento per capire se esso vive in un mondo fatto di materia o di antimateria: il risultato di ogni esperimento in cui materia e antimateria si comportano in modo differente sarebbe infatti reso ambiguo dall’impossibilità di capire se le definizioni di destra e di sinistra dell’extraterrestre coincidono con la nostra oppure sono scambiate tra loro. Considerazioni cosmologiche ci inducono a pensare che materia e antimateria devono avere avuto un’evoluzione significativamente differente, dal momento che subito dopo il Big Bang (inizio dell’Universo) se ne creò un’uguale quantità mentre l’Universo a noi noto è praticamente privo di antimateria. Perché questo possa avvenire occorre che siano soddisfatte tre condizioni, enunciate per la prima volta da Andrei Sakharov: (a) che non valga la simmetria CP; (b) che non rimanga costante nel tempo la differenza tra il numero di barioni (protoni e neutroni) e le loro antiparticelle; (c) che questi fenomeni avvengano fuori dall’equilibrio termodinamico. L’ultima condizione è necessaria perché, in caso di equilibrio, se avviene un processo deve avvenire anche il processo inverso e questo annullerebbe l’effetto delle prime due condizioni. In effetti già nel 1964 si trovò che il decadimento del mesone K neutro occasionalmente non rispetta la simmetria CP. Nell’ultimo decennio per quantificare il diverso comportamento tra materia e antimateria si è studiato, con esperimenti a Stanford (California) e a Tsukuba (Giappone), il decadimento dei mesoni B, che essendo più pesanti permettono una migliore verifica dei modelli teorici. Gli esperimenti hanno osservato molti processi in cui è violata la simmetria CP ed è ora chiaro che il modello teorico minimale (Modello Standard) descrive questo fenomeno molto accuratamente. Si sta progettando la generazione successiva di esperimenti per raggiungere una precisione maggiore e possibilmente vedere gli effetti di ulteriori particelle non ancora osservate ma predette dalla teoria e investigate in modo diretto dalla nuova macchina acceleratrice del CERN, l’LHC (Large hadron collider).

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