30/08/15

Riflessioni sull’antimateria, sugli anapoli e su Majorana ***

Noi siamo abituati a trattare con campi elettromagnetici che non hanno confini. Stiamo parlando dei ben noti dipoli elettrici e magnetici, in cui le linee di campo si protendono verso l’esterno. Una loro combinazione dà luogo al campo elettromagnetico con le oscillazioni su piani perpendicolari. Insomma, siamo ancora in fisica classica o poco di più.

Tuttavia, potrebbe esistere un campo toroidale (a ciambella) senza poli in cui lo stesso campo verrebbe confinato all’interno del toro. Esso prende il nome di anapolo. I tre tipi di campo sono riassunti nella ffigura che segue.
anapolo

Potrebbero esistere particelle con un campo del genere? Esse non avrebbero carica elettrica e non scambierebbero radiazione, ossia informazione, con ciò che le circonda. Al limite, solo attraverso la gravità…

Avete già capito dove si potrebbe arrivare, ma per il momento dedichiamoci solo a queste strane particelle che trattengono l’energia elettromagnetica all’interno di una ciambella e non vogliono spartirla con nessuno.

Facciamo una brevissima storia molto superficiale, ricordando che i fermioni sono le particelle come gli elettroni e i quark, i mattoni base che costituiscono la materia. Essi devono perciò possedere massa. La loro esistenza era stata predetta da Dirac (che tra non molto ci descriverà il suo … mare).

Tuttavia, pochi anni dopo, il grande Majorana, trafficando un poco con le formule di Dirac, aveva predetto un nuovo fermione completamente privo di carica. Una particella quindi che doveva rappresentare sia se stessa che la sua antiparticella. Per molto tempo si era pensato che i fermioni di Majorana fossero i neutrini, ma le cose si sono complicate non poco. Evitando inutili approfondimenti che toccano la simmetria e che rimanderemo a quando ci sentiremo pronti per il modello standard, sembrerebbe che l’unica possibilità di esistere per una simile particella sarebbe quella di possedere un anapolo.

L’esistenza di anapoli è stata in seguito confermata in alcuni atomi, ma la particella, malgrado ogni tanto si gridi “al lupo, al lupo” rimane ancora ben nascosta. Si  determinano caratteristiche che potrebbero riferirsi a lei, ma altre non sono seguite. Insomma, ancora tanto mistero come quello che circonda il suo scopritore.

Il vero problema dei fermioni di Majorana sta nel fatto che essi non interagiscono quasi per niente con le altre particelle (sembra proprio di vedere il carattere di Ettore). Un particella “normale” interagisce con i suoi simili, e non solo, anche quando sta ferma, come dimostra il suo campo “aperto”. I fermioni dotati di anapolo non possono farlo e si tengono ben stretta l’informazione sulla loro esistenza. Per  essere rivelati dovrebbero probabilmente muoversi a velocità enormi, cosa estremamente difficile nell’Universo di oggi, ormai freddo e  parecchio statico. Ben diversa doveva essere la situazione agli albori del Cosmo, quando esso era ben più compatto e caldo.

Bene, veniamo al dunque… Avete già capito che questi fermioni avrebbero tutte le caratteristiche per rappresentare la materia oscura. E lo farebbero in modo estremamente naturale, senza ipotizzare particelle e fisiche troppo fantasiose e di comodo.

Non voglio dire che credo alla materia oscura di Majorana, ma che se ci fosse da sceglierne una, questa è quella che più si avvicina alla naturale armonia del Cosmo. Queste idee non sono nuovissime, ma subiscono a volte rilanci per poi sprofondare nuovamente nel dimenticatoio. A volte, improvvisamente, si scopre qualcosa sugli anapoli, si conclude che se manipolabili avrebbero ricadute enormi sulla tecnologia, e allora si grida a una nuova teoria geniale e innovativa. Povero Majorana, forse aveva capito tutto della scienza e delle sue facili deviazioni troppo egoistiche.

Non voglio citare nuovi articoli che si prendono meriti spesso eccessivi, ma, per chi fosse interessato, propongo l’articolo del 2012, non proprio facile da leggere… Ancora una volta, queste considerazioni teoriche fanno pensare e riflettere. Per poterle esprimere è necessario avere delle basi solidissime, a partire proprio dai fondamenti della meccanica quantistica e della fisica classica. Cercare di parlarne senza averle, diventa una specie di gioco senza capo né coda. Il nostro circolo deve tentare di NON fare mai questo… Ben vengano, allora il mare di Dirac, la sua storia, le sue critiche (prima di tutte quella di Majorana), i diagrammi di Feynmam (se notate l’articolo ne fa largo uso). Poi, con calma, si potrà anche passare al modello standard…

Non credo di avere il tempo per completare questa ambiziosa strategia, ma almeno desidero cercare di impostarla nel modo più corretto. Molti di voi sono più che in grado di proseguire da soli e di informare gli altri. Noi non siamo campi toroidali!

Non so perché ho scritto questo articolo, forse l’ansia di partire per la Sardegna e di ottenere un po’ di serenità. Armonia tira armonia e gli anapoli mi fanno pensare a lei… materia oscura o non materia oscura che siano.

4 commenti

  1. Paolo

    Caro Enzo, purtroppo mi mancano le basi per capire l'articolo che hai linkato, però questa ipotetica particella (identica alla sua antiparticella) è davvero intrigante.
    :roll:
    Una sola domanda, nell'articolo affermi che i fermioni dotati di anapoli per essere rivelati dovrebbero probabilmente muoversi a velocità enormi.
    Mi chiedevo perchè?
    L'urto a velocità relativistiche con altre particelle “normali” potrebbe modificare il loro “normale” campo del dipolo elettrico o di quello magnetico (rilevando così un indizio della presenza di tali particelle) ?

    Nei vari esperimenti del CERN (dove accelerazioni ed urti sono all'ordine del giorno) che tu sappia la ricerca di una simile “particella” è contemplata (ossia sono previsti esperimenti specifici?).

    Paolo

  2. caro Paolo,
    purtroppo non conosco i calcoli teorici legati alla modifica dovuta a Majorana che ha portato alla possibile esistenza di questa particella. Probabilmente se gli urti sono ad alta energia potrebbero distruggere il sistema, ma non ne ho una chiara idea. Gli esperimenti trovano difficoltà a ottenere particelle che non si formano per collisioni tra fermioni "normali" e quindi la faccenda non è semplice. Sicuramente molti stanno lavorando sul fermione di Majorana, ma penso un po' a casaccio dato che la sua effettiva conformazione è del tutto aleatoria. Il lavoro sugli anapoli potrebbe dare una notevole spinta a capire cosa e dove cercare... Ma la mia conoscenza finisce lì... :-|

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