Materia e antimateria nell'Universo

La quantità della materia nell'Universo è costante o a causa di strani motivi come l'antimateria, può diminuire la sua quantità

Michele Pupo
23 settembre 2002
Attualmente la quantità di materia nell'Universo si ritiene pressoché costante, almeno nel quadro della teoria del Big Bang. Ma non è sempre stato così; nelle primissime fasi dell'Universo si ritiene che ci siano stati moltissimi episodi di "annichilazione" materia-antimateria e che solo una lieve predominanza della prima (forse solo di una particella su un miliardo) abbia portato all'Universo attuale, sostanzialmente fatto di materia. Ciò non toglie che ancora oggi nei rari casi in cui una particella di materia, ad esempio un elettrone, incontra il suo corrispondente di antimateria (un anti-elettrone, detto anche positrone), le due particelle si elidono a vicenda e la materia diminuisce (di pochissimo) di quantità. Questo accade ad esempio all'interno delle stelle come il Sole in cui una piccola frazione dell'energia sprigionata deriva proprio da questo meccanismo.

Ma questi episodi non violano comunque il principio di conservazione della materia e dell'energia perché in caso di incontro fra materia e antimateria le particelle si trasformano istantaneamente in radiazione in modo equivalente alla somma delle loro masse, cosicché il diminuire della materia è esattamente compensato dall'aumento dell'energia. Energia e materia sono infatti considerate un po' come due facce di una stessa medaglia, e non per nulla Albert Einstein all'interno della teoria della relatività ristretta introdusse l'importante relazione E = m c2che le lega reciprocamente.

Occorre comunque tenere presente che in scenari cosmologici differenti dal Big Bang, e in particolare nella cosmologia detta dello "statostazionario", la quantità di materia è una variabile. In questo scenario alternativo al Big Bang ciò che rimane costante nell'Universo è la densità (data dal rapporto fra massa e volume) e quindi, dato che il nostro è un Universo in espansione, perchè ciò sia possibile deve variare la quantità di materia. Che in questa teoria si immagina possa aumentare attraverso limitati e impercettibili episodi di creazione della materia, esattamente in quantità sufficiente a rendere l'Universo sempre uguale a se stesso. Da cui il nome di "stato stazionario".

Walter Riva Associazione Osservatorio Astronomico del Righi, Genova

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