Allo stato attuale delle nostre conoscenze non è possibile dire niente su quale fosse la temperatura dell’Universo appena dopo la creazione, ma certamente ci fu un momento in cui essa raggiungeva un milione di miliardi di gradi. Non durò molto, ma, per un brevissimo intervallo di tempo, il minuscolo spazio in cui era racchiuso tutto l’Universo si trovava affollatissimo di particelle di materia e di antimateria che si trasformavano continuamente in radiazione e in pacchetti di radiazione. Questi ultimi, a loro volta, cedevano energia producendo incessantemente particelle di materia e di antimateria. Poi, dopo appena pochi secondi dal grande inizio, per effetto dall’espansione esplosiva dell’Universo neonato, la temperatura precipitò ad "appena" dieci miliardi di gradi. A quel punto la radiazione era diventata così fredda da non avere più l’energia per trasformarsi in particelle di materia e antimateria. Immediatamente, le particelle dei due tipi, anziché creare mondi e antimondi, si distrussero a vicenda, ma, contrariamente a quanto era logico aspettarsi per ragioni di simmetria, la materia dell’Universo non si annullò completamente e si verificò l’evento più importante che si sia mai avuto dopo la creazione: la materia presente appena prima dell’immane annichilazione risultò leggermente in eccesso rispetto all’antimateria.
Da questo pizzico di polvere primordiale residua si formò tutto l’Universo che oggi osserviamo: miliardi e miliardi di galassie, contenenti ciascuna centinaia di miliardi di stelle e forse molti miliardi di mondi abitati. Dell’antimateria primordiale non si riesce invece a trovare alcuna traccia, neanche nei più remoti anfratti del cosmo. Appare quindi ovvio che si sia annichilata completamente quasi all’inizio del tempo con una quantità uguale di materia. Ma perché, in principio, la materia era leggermente preponderante rispetto all’antimateria, visto che al momento della creazione materia e antimateria dovevano essere presenti in ugual misura? È questa la domanda per rispondere alla quale DAFNE è stato costruito.
DAFNE è sostanzialmente un collisore costituito da una coppia di anelli in cui vengono fatti correre in direzione opposta, a velocità prossime a quella della luce, fiotti intensissimi di elettroni e di antielettroni (positroni). Ciascuno dei due fiotti è come se venisse accelerato da una differenza di potenziale elettrico di mezzo miliardo di volt. Raggiunta questa energia spaventosa, le particelle vengono accumulate sino a che non se ne riescono ad avere 90 miliardi al secondo. Vengono allora fatte scontrare in modo da produrre circa 5000 particelle Fi (f ) al secondo. Queste si disintegrano quasi immediatamente producendo innumerevoli particelle subnucleari tra le quali vi è anche, di tanto in tanto, una coppia rarissima di particelle K, al cui strano comportamento viene attribuita l’asimmetria dell’Universo primordiale.
Esistono due tipi di particelle K, le KL (K lunga) e le KS (K corta), identiche in tutto, tranne che per il fatto che le KL vivono in media un soffio di tempo in più delle KS Questo comportamento assolutamente anomalo e inspiegabile, detto nel gergo dei fisici violazione della simmetria CP, viene generalmente considerato come il residuo della violazione di simmetria che portò a una leggera prevalenza della materia sull’antimateria.
Verso la metà del 1998, i fisici di Frascati metteranno a punto l’esperimento KLOE (acronimo di K LOng Experiment) con il quale scopriranno tra la miriade di particelle prodotte nel decadimento delle Fi le rarissime coppie KL e KP. I rivelatori di KLOE sono veramente straordinari, perché consentono di misurare con estrema precisione i tempi di vita delle K e di determinare le diverse modalità in cui decadono dando luogo a prodotti diversi. È proprio ciò che sinora non si riusciva a fare. Produrre le coppie di K, senza DAFNE era infatti difficilissimo e quindi anche dei modi di decadimento si sapeva molto poco. Non c’è dubbio, che dopo la realizzazione di ADA (Anello di Accumulazione, 1961) e di ADONE (la grande ADA, che negli anni Settanta ha allargato l’orizzonte della fisica fondamentale) - i prototipi delle ciclopiche macchine della fisica fondamentale e della cosmologia moderna - con DAFNE e KLOE i Laboratori di Frascati siano tornati sulla cresta dell’onda della Grande Scienza. |
