LA TEORIA DI UN RICERCATORE DELL'INAF DI TORINO

Antigravità vs Energia Oscura

Se l'ipotesi della presenza di energia oscura è la più diffusa tra gli astrofisici, non manca chi ritenga che l'accelerazione dell'universo possa dipendere da altri fattori, come l'antigravità. Recentemente è stato condotto dal CERN l'esperimento ALPHA per verificarne l'esistenza. Massimo Villata dell'Osservatorio Astrofisico di Torino dell'INAF ci propone la sua idea di evoluzione dell'Universo

fig-fourSono trascorsi pochi giorni dalla pubblicazione su Nature Communications dei primi dati dell’esperimento ALPHA del CERN sul comportamento gravitazionale dell’antimateria. Sono i dati di annichilazione di 434 atomi di anti-idrogeno raccolti nel 2010-2011. In realtà i risultati non dicono nulla di inaspettato, anzi dicono solo che il rapporto F = mg/mi tra le masse gravitazionale ed inerziale è quasi sicuramente compreso tra -65 e 110.

Quasi tutti pensano che l’antimateria debba essere attratta gravitazionalmente dalla materia (nel nostro caso l’anti-atomo sarebbe attratto dalla Terra, esattamente come qualunque cosa fatta di materia, e quindi ci si aspetta F = 1). Non tutti la pensano così, però. Ci sono stati scienziati che hanno fatto l’ipotesi che materia e antimateria si respingano (vedi Media INAF).

In una serie di articoli iniziata nel 2011 (di cui l’ultimo è uscito poche settimane fa), ho sviluppato una teoria per questa “antigravità”, mettendo insieme relatività generale (che è attualmente la migliore teoria della gravitazione che abbiamo) e simmetria CPT, che solitamente viene invocata per il microcosmo quantistico per trasformare le particelle in antiparticelle, ma nulla vieta di estenderla al macrocosmo. Se prendiamo ad esempio l’equazione del moto della relatività generale (cioè l’equazione che ci dice se due cose si attraggono o si respingono e come lo fanno), per l’interazione materia-materia abbiamo attrazione, come è ben noto fin dalla mela di Newton e dal fatto che ora stiamo seduti su una sedia e non svolazziamo in giro. La trasformazione CPT in sostanza cambia il segno dei componenti dell’equazione (l'”attratto” e l'”attrattore”), facendoli diventare di antimateria. Se quindi nell’equazione del moto trasformiamo entrambe le componenti abbiamo due cambi di segno che si elidono, e l’equazione rimane identica, esprimendo così attrazione tra antimateria e antimateria. Ma se cambiamo una sola componente, e abbiamo quindi l’interazione tra materia e antimateria, c’è un solo cambio di segno che converte l’originale attrazione in repulsione.

Per quel che riguarda l’esperimento ALPHA, per ora esso offre solo una metodologia per misurare la massa gravitazionale dell’anti-idrogeno, cioè in particolare per vedere se c’è attrazione o repulsione, in quanto il risultato ha ancora un’incertezza enorme che non ci consente di distinguere. C’è però un forte indizio in figura 4 del suddetto articolo (vedi l’immagine qui sopra): i cerchietti rossi in pratica dipendono dalla posizione (media) dove vanno ad annichilarsi gli anti-atomi al passare del tempo, cioè man mano che la forza gravitazionale diventa più efficace. Sicuramente il vedere quei cerchietti tendere verso l’alto a destra nel grafico (che significherebbe repulsione gravitazionale) ha fatto fare un salto sulla sedia a qualunque scienziato. Giustamente, gli autori dell’articolo non hanno sottolineato la cosa, data l’incertezza attuale, e comunque tale andamento va verificato all’aumentare dei dati e migliorando l’esperimento.

Ma la storia non finisce qui. Se davvero esiste l’antigravità, allora possiamo spiegare anche l’espansione accelerata dell’universo e tanti altri misteri cosmici senza ricorrere a fantomatiche energie e materie oscure.

Vai all’articolo di Massimo Villata su IOPSCIENCE