Quale è la cosa più longeva dell'universo? | I Domandony

la festa di compleanno di un elettrone

In natura non esiste nulla di immortale, nemmeno l’universo. Eppure, c’è una cosa piccolissima che sembra poterci andare molto ma molto vicino: con la sua aspettativa di vita di 66mila yottanni (yottayear), l’elettrone è l’elemento potenzialmente più longevo dell’universo.

Giusto per ricordarci in senso patriottico e non nazionalista che non siamo solo pizza e mandolino, sotto il Gran Sasso c’è uno dei laboratori di fisica più importanti al mondo, sicuramente il più importante nella sua categoria sotterranea; i Laboratori Nazionali si occupano principalmente di fisica nucleare e in particolare studiano la branca astroparticellare, una disciplina che pone il suo focus sulle particelle e sulle interazioni fra la materia e le radiazioni. Questo è un luogo davvero prezioso poiché è sormontato da metri e metri di roccia che in parte frenano le radiazioni cosmiche in modo da non sporcare i dati degli esperimenti con troppo rumore; ovviamente non basta questo stratagemma ma vengono adottati altri sistemi come ad esempio le enormi cisterne d’acqua, o altri liquidi, che circondano i rilevatori in modo da bloccare ulteriormente ciò che riesce a superare la pietra. Uno dei tanti incredibili esperimenti che avvengono da quelle parti è quello denominato Borexino, divenuto famoso soprattutto nel 2012 quando il CERN di Ginevra, altro vanto europeo, lanciò verso di noi un fascio di neutrini in modo da calcolarne la velocità. Borexino studia specificatamente i neutrini solari a bassa energia, è attivo dal 2007 e può vantare decine di paper (articoli scientifici) dall’enorme impatto per la fisica moderna. Uno di questi impatti l’ha avuto nel 2015 studiando il decadimento degli elettroni.

Ma facciamo un passo indietro verso la legge di conservazione dell’energia, stringendo però al massimo poiché, come afferma lo stesso fisico Richard Feynman, si tratta di un fenomeno tanto bizzarro quanto astratto: all’interno di un sistema isolato, l’energia può essere trasformata o convertita in un’altra forma ma la quantità totale rimane sempre la stessa. Questa, dice sempre il sopraccitato fisico, sembra una legge certa e un’ulteriore conferma arriverebbe dall’esperimento del 2015; infatti se l’elettrone decadesse, andrebbe a violare la legge di conservazione dell’energia poiché come particella con carica negativa più piccola al momento conosciuta, sparirebbe rilasciando energia e al suo posto dovrebbe apparire qualcos’altro di ancora più piccolo e senza nessuna carica. Quel qualcosa però non vuole proprio comparire, dunque la soluzione a cui si può giungere al momento è che l’elettrone non decade affatto.

L’esperimento in pratica consisteva in una grossa cisterna contenente 300 tonnellate di liquido organico che avrebbe dovuto emanare luce in caso di rilascio di energia; il processo venne osservato per 408 giorni, dal gennaio 2012 al maggio 2013, e il liquido non emise nessuna luce, nonostante ci fossero 10 alla 32esima potenza elettroni disponibili al suo interno, colpiti costantemente dalle particelle emanate dal Sole. L’esperimento è quindi “fallito”, non avendo trovato una risposta alla domanda “come avviene il decadimento dell’elettrone?”, e in un certo senso dobbiamo quasi essere felici poiché se emergesse che l’elettrone si scompone in altre particelle più piccole, il modello standard della fisica andrebbe riscritto lasciandoci un bel po’ impreparati sul da farsi. Però sono stati scoperti molti altri particolari, tra cui l’aspettativa di vita della famigerata particella negativa. L’uso di yotta equivale ad indicare un 1 seguito da ben ventiquattro 0: 1 000 000 000 000 000 000 000 000. Ecco, i ricercatori del Gran Sasso hanno allora calcolato che un elettrone, se lasciato indisturbato, potrebbe vivere 66mila yottanni, cioè 6,6 x 10^28. E voi direte: si ok, e quanto sarebbe? Una vita lunga 19 ordini di grandezza più dell’universo attuale (14,5 miliardi di anni), cioè 14,5miliardi x 10^18. Molto più di quanto si pensa possa durare il cosmo: in pratica non è immortale, ma ci va dannatamente vicino.

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