Una «particella fantasma» dimenticata potrebbe spiegare perché l'universo esiste

I fisici Rishav Roshan dell'Università di Southampton e Sudipta Show dell'Indian Institute of Technology di Kanpur hanno pubblicato sulla rivista Physical Review Letters uno studio in cui propongono che un particolare tipo di neutrino sterile — una particella ipotetica che interagisce a malapena con la materia ordinaria, risentendo solo della gravità e di un'attrazione di Higgs straordinariamente debole — potrebbe risolvere uno degli enigmi più profondi della scienza. Il Big Bang avrebbe dovuto produrre quantità uguali di materia e antimateria, che si sarebbero annichilite a vicenda lasciando un universo di pura energia. Eppure la materia è sopravvissuta. Il modello dei ricercatori descrive un neutrino sterile pesante «disaccoppiato» che, a differenza degli altri due neutrini sterili «gemelli», sarebbe rimasto attivo abbastanza a lungo dopo il Big Bang da dominare temporaneamente la densità totale di energia dell'universo. Questa dominanza temporanea avrebbe alterato la temperatura cosmica nel momento esatto in cui le particelle di materia e antimateria interagivano, creando uno squilibrio infinitesimale che ha permesso a una frazione di materia di sopravvivere. Un processo successivo avrebbe poi convertito parte dei leptoni in eccesso in quark, che hanno formato protoni e neutroni. Poiché lo studio calcola una massa per il neutrino più leggero, la teoria è falsificabile tramite esperimenti di fisica delle particelle. La particella fantasma in sé si è estinta da tempo, ma la sua influenza avrebbe lasciato tracce rilevabili nelle onde gravitazionali primordiali — increspature dello spaziotempo risalenti all'universo primordiale — che futuri osservatori come LISA, un trio di sonde spaziali distanti 2,5 milioni di chilometri l'una dall'altra, potrebbero riuscire a individuare.