Re: Perché l'Universo è elettricamente neutro?

From: popinga <p4w_at_libero.it>
Date: Fri, 24 Jun 2011 18:12:35 -0700 (PDT)

On 22 Giu, 12:36, Aleph wrote:
> La prima osservazione alla domanda posta in apertura potrebbe essere: "E
> chi te lo dice?"

> Beh, usualmente cosi' si assume, anche perche' da un lato non ci sono
> osservazione che accreditino una carica netta, positiva o negativa, per
> l'Universo globalmente inteso e d'altra parte in tutti i processi
> d'interazione tra particelle elementari che conosciamo la carica elettrica
> complessiva (algebricamente intesa) si conserva.

Sull'assenza di osservazioni (sulla carica globale dell'Universo) ci
andrei cauto, cioe', credo non ci siano nemmeno osservazioni sulla sua
neutralita'.

> La neutralita' dell'Universo nel suo insieme impone dei legami strettissimi
> e non banali tra attori diversi nel mondo delle interazioni fondamentali.
> Ad esempio (limitandoci a considerare le particelle stabili o almeno a
> vita media molto lunga) impone che per ogni protone nell'Universo esista
> uno e un solo elettrone e quindi stabilisce anche (al tempo della
> bariogenesi) un rapporto fisso e preciso tra alcune specie di quark
> (adroni con carica frazionaria) e gli elettroni (leptoni), i quali sono
> costituenti fondamentali del modello standard sensibili a interazioni
> fondamentali differenti.

Un momento. Anche antiprotoni e positroni sono stabili. Assumendo
simmetria CP e/o conservazione del numero barionico, dovremmo a dire
che per ogni protone esiste un anti-protone, etc. Siccome queste
simmetrie sembrerebbero violate (almeno CP lo e' sicuramente), e
siccome non si osservano tracce significative di anti-materia
nell'universo, allora
si pensa che questi meccanismi di violazione avrebbero ridotto
fortemente l'abbondanza di antimateria presente in epoche
primordiali.
Per cui oggi diciamo che il numero di protoni bilancia sostanzialmente
il numero di elettroni; questa corrispondenza pero', non e' una
relazione esatta; credo sia data per buona in questo stadio evolutivo
dell'universo in cui si assume che l'antimateria residua sia
trascurabile. Ma potrebbe benissimo non essere cosi'.


> Arriviamo alle domande:

> Esiste una simmetria (nel senso delle simmetrie discrete della fisica
> delle particelle) o un superprincipio in grado di rendere conto della
> neutralita' globale della materia? La supersimmetria, ad esempio, puo'
> spiegare la neutralita' elettrica globale della materia? Oppure tale fatto
> (se lo vogliamo considerare tale) lo dobbiamo considerare ad oggi come un
> dato empirico ancora in cerca di una giustificazione?

Non la vedrei in questi termini. A livello di singoli processi fisici,
c'e' la conservazione della carica che e' qualcosa di piu' di un dato
empirico; e' associata (per il teorema della Noether) alla simmetria
di gauge locale, che e' alla base di tutte le teorie di campo. Quindi
non solo la supersimmetria, ma anche il modello standard o
l'elettromagnetismo, per dire.
Se diamo questa simmetria per buona, ne discende che la carica totale
dell'Universo si conserva. Cioe' la caria dell'Universo di "oggi", e'
la stessa di quello di un attimo dopo il Big-Bang.

A mio avviso, la domanda e' ricondotta in "perch� l'Universo e' *nato*
elettricamente neutro?".
La risposta semplice e' immaginare il Big Bang come una fase in cui si
passa dall'assenza di materia (quindi assenza di particelle cariche)
alla produzione rapida di tutte le particelle, nel rispetto della
conservazione della carica.
Forse esistono risposte piu' elaborate. Certo uno puo' anche pensare
che l'Universo sia partito da una asimmetria netta di carica: in tal
caso, anche l'asimmetria materia-antimateria potrebbe essere
facilmente ricondotta ad una asimmetria iniziale, arbitraria, senza
nemmeno invocare le condizioni di Sakharov.
Received on Sat Jun 25 2011 - 03:12:35 CEST