L'enigma
del deficit di neutrini solari.
...In
Relatività Generale classica si presuppone implicitamente
che l'universo sia composto da un unico foglio. Nulla indica, dicono
alcuni, che sia necessario considerare una configurazione diversa.
Vero è.
Le reazioni di
fusione che sono in opera nel cuore del sole producono energia
sotto forma:
-
Di fotoni
-
Di neutrini.
...I
neutrini interagiscono molto poco con la materia, quindi lasciano
il sole senza ostacoli. L'energia sotto forma di fotoni transita
faticosamente verso la superficie del sole, la cromosfera, al ritmo
di assorbimenti e riemissioni successive e grazie
alla convezione che regna nell'astro. Quando questa energia raggiunge
la cromosfera viene emessa sotto forma di fotoni.
...Sulla
Terra captiamo quindi, modulo questo ritardo, fotoni e neutrini. Fino a
una data abbastanza recente non sapevamo misurare questo flusso di neutrini,
benché ogni centimetro cubo della nostra persona sia attraversato
ogni secondo, salvo errore, da dieci miliardi di neutrini.
...La
misura di questo flusso ha rivelato un fatto inquietante. Si capta
solo circa la metà dei neutrini attesi. È il solar neutrino
deficit, il deficit di neutrini solari. Bisognerà assolutamente
trovare un giorno una spiegazione a questo fenomeno, altrimenti
è tutta la nostra conoscenza della dinamica del sole (e delle stelle)
che crolla.
...Nel
mio ultimo libro, pubblicato dalle Editions Albin Michel, intitolato "on a perdu
la moitié de l'univers", avevo scritto nella prima
parte che si aveva una presa teorica del funzionamento delle stelle
considerata soddisfacente. Ma poiché le cose cambiano,
nel libro successivo dovrò includere un capitolo intitolato:
On a perdu la moitié des neutrinos solaires.
...Alcuni
fisici teorici sono costernati, altri entusiasti. Infatti
ecco il primo fenomeno che mette realmente
in difetto la meccanica quantistica. Bisognerà rimetterci
al lavoro.
Un universo, o
due?
Quali sono le
idee speculative in corso?
Due prime
referenze:
R. Foot and R.R. Volkas Phys. Rev. D Vol. 52 n°11, 1° dec 1995
Z.G.Berezhiani and R.N. Mohapatra Phys. Rev. Vol. 52 n° 11 1 dec 1995.
...Foot
e Volkas pensano che l'universo sia composto da due "settori", il
nostro e un "mirror sector", in specchio, enantiomorfo, cioè
"P-simmetrico". L'energia sprigionata
dalla fusione metterebbe quindi in gioco sia neutrini "classici"
sia "mirrors neutrinos", neutrini appartenenti al secondo "settore"
(neutrini dei tre tipi: elettronico, muonico e tauonico, e,
naturalmente, le loro antiparticelle). Settore, foglio, strato: parole
sinonime.
...Il nostro
universo non è simmetrico. È la sede di ciò che si chiama
la violazione del principio di parità. Le reazioni "destre"
non si svolgono allo stesso ritmo delle loro immagini in specchio.
Referenza classica:
T.D.Lee and C.N.Yang Phys. Rev. 104, 254 (1956)
...Foot
e Volkas "simmetrizzano" l'universo supponendo che esso possieda
un doppio, il mirror universe, dove questa violazione del principio di parità
si effettuerebbe nel senso inverso. Per inciso, abbiamo costruito un modello
in cui i neutrini possiederebbero dei "fratellini", CPT-simmetrico,
utilizzando la teoria dei gruppi.
...Vedi:
"J.P.Petit & P.Midy : Geometrization of antimatter through coadjoint
action of a group on its momentum space." 3 : Twin group. [Sul sito: Geometrical
Physics B, 1-3 ], 1998.
...Esiste un altro problema, che induce a considerare due
universi invece di uno solo, ed è l'assenza di antimateria primordiale
nel nostro universo. Normalmente, nel suo stato più primitivo l'universo
era costituito, per riprendere la parola di Steven Weinberg, da
"ogni sorta di radiazioni". I fotoni davano origine a
coppie particella-antiparticella, che si affrettavano ad andare ad annichilirsi
poco più in là (gli elettroni e gli anti-elettroni, per esempio,
dotati di cariche elettriche opposte, si attraggono). L'universo
primitivo (il toho-bohu degli Ebrei) è quindi una miscela molto
turbolenta, dove la radiazione si converte incessantemente in materia-antimateria
e viceversa. Poi l'espansione dell'universo abbassa l'energia dei
fotoni, che non sono allora più capaci di fornire queste coppie di fratelli
nemici. L'universo si spopola allora a un ritmo sfrenato.
Dopo tredici secondi, tutto è deciso. Domanda: perché siamo
qui? Perché questa annichilazione non è stata completa.
Risposta: nessuna risposta.
...Da qui
le alcune carte di Andréi Sakharov, che fu il primo a
suggerire che due universi possano essersi creati
nello stesso tempo, invece di uno solo.
A.Sakharov : "CP violation
and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) ; Traduzione
JETP Lett. 5 : 24-27 (1967)
A.Sakharov : "A multisheet Cosmological model" Preprint Institute of Applied
Mathematics, Moscow 1970
A.Sakharov : "Cosmological model of the Universe with a time vector inversion".
ZhETF 79 : 689-693 (1980); traduzione in Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980)
A.Sakharov : "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry"
in "Problems in theoretical physics", dedicato alla memoria di I.E.Tamm,
Nauka, Moscow 1972, pp. 243-247
Dettaglio: In questi due universi, le frecce del tempo sono opposte.
In alcune delle sue pubblicazioni, Andréi Sakharov evocò il
fatto che questi "universi gemelli" possano essere ugualmente enantiomorfi,
in specchio.
Altro approccio
: le supercorde. Si tratta allora di suggerimenti formulati da Schwarz
(Caltech) , Green (Queen Mary College) e il premio Nobel Abdus Salam (Direttore
del Centro di Fisica Teorica di Trieste, professore all'Imperial
College di Londra).
Punto di partenza
: i gruppi e il modello E8 x E8 . Referenza: "Superstrings,
a theory of everything ? ". PC.W.Davis & J.Brown, Cambridge University
Press 1988.
John Schwarz :
La seconda simmetria E8 si riferisce a un'altra specie di materia, che si chiama spesso materia-ombra
(shadow matter). Gli oggetti formati a partire da questo costituente
sarebbero totalmente invisibili per noi.
Michael Green:
Una delle predizioni che emerge da queste teorie concerne
un nuovo tipo di materia che non saremmo in grado di osservare
direttamente, ma che interagirebbe con la nostra per mezzo delle forze
di gravitazione, benché queste particelle di shadow matter possano agire le
une sulle altre per il tramite delle altre forze.
Abdus Salam :
A partire dalla teoria delle superstrings emerge una sorta
di universo che sarebbe un doppio del nostro, ma che non potrebbe comunicare
con esso che attraverso le forze di gravitazione. Ciò che è interessante
è che questo universo determinerebbe il modo in cui la supersimmetria
sarebbe rotta nel nostro proprio universo e potrebbe apportare qualche
luce sui valori particolari delle masse delle differenti
particelle.
Ma per il momento ciò
non va più in là. Nemmeno le supercorde, d'altronde.
...Ciò
stante, come rappresentare due universi strettamente intrecciati
l'uno nell'altro e che comunicano solo attraverso la gravitazione?
Si possono immaginare due coppie di giocatori equipaggiati di occhiali
filtranti, che sarebbero allora incapaci di vedere i pezzi dell'altra
squadra. Per contro ciascuna potrebbe indovinare la presenza di un
pezzo avversario, vicino, su una "scacchiera molle":
...Il
pezzo di materia (partita giocata sulle case nere)
, non vede la dama appartenente alla "partita fantasma" , ma
ne rileva la presenza a causa della curvatura che essa crea
sulla scacchiera (gravitazione). Vedi qui di seguito:
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