Immaginare la successione a ritroso di determinati eventi non è un'esperienza comune e immediata, figurarsi pensare che possano scorrere a velocità differenti a seconda della direzione che scegliamo. I fisici lo sospettavano, ma ora l’esperimento Babar lo ha dimostrato sperimentalmente: per alcuni fenomeni su scala subatomica, la freccia del tempo può avere una direzione preferenziale, diventando più lenta in una direzione piuttosto che in un’altra.
“L’esperimento BaBar ha iniziato a raccogliere dati a Stanford nel 1999”, ci spiega Roberto Calabrese dell’INFN di Ferrara, coordinatore della componente italiana di BaBar “Lo scopo principale della collaborazione internazionale, che comprende una componente di circa100 ricercatori italiani, è quello di valutare, nello studio della simmetria tra materia-antimateria, il meccanismo per cui dopo il big bang c’è stata scomparsa di antimateria, inizialmente in quantità paritaria nell’universo con la materia. L’assenza di traccia dell’antimateria si ricollega alla violazione della simmetria CP (Coniugazione di carica e Parità). I fisici sanno da tempo che questo principio di simmetria deve essere inviolato anche se consideriamo anche la variabile tempo. Babar ha in effetti già potuto misurare la violazione della per T, passando indirettamente per la violazione di CP, al fine di giustificare l’assenza di antimateria. Questi risultati forniscono la prova di un’osservazione diretta e sperimentale di questa violazione".
La legge violata prevede, in sostanza, che a livello quantistico il tempo sia invariabile: quando due particelle interagiscono per produrre particelle più leggere, non siamo in grado di stabilire quale sia il verso giusto di questo processo. “Abbiamo osservato la violazione dell’invarianza temporale attraverso lo scambio di particolari stati iniziali e finali di mesoni B neutri. Misurando lo stato finale del prodotto di trasformazione del mesone B0, il mesone B_ , siamo stati in grado di stabilire che il processo inverso avviene più lentamente, a dispetto di quanto previsto. Questo è possibile grazie alle sofisticate tecniche di misura messe a punto con l’apparato BaBar, che consente di identificare un mesone e lo stato finale dell’altro. Come se fossero l’inizio e la coda di un film”.
A mettere in discussione l’invarianza temporale è, infatti, proprio la sequenza del ‘film’ della trasformazione delle particelle subatomiche. Immaginando di far scorrere all’indietro le sequenze del decadimento (è sufficiente la conoscenza di stato iniziale di un mesone e stato finale dell’altro), si scopre che le velocità di scorrimento sono in realtà differenti. L’apparato sperimentale di BaBar era già perfetto per quest’esperimento, bisognava solo individuare la procedura di misura più efficace.
“E' stato emozionante verificare che l’invarianza temporale è violata, mentre la simmetria globale CPT, come previsto teoricamente, resta valida”, ha commentato Calabrese.
Il ruolo dell'Italia è stato determinante per la realizzazione di questo importante risultato. l’INFN ha fornito un contributo pari al 20%, sia in termini di risorse umane che di risorse finanziarie per la realizzazione dell’esperimento BaBar. In particolare hanno il marchio della ricerca e dell'industria italiana il magnete che incurva la traiettoria della particelle, prodotte nel cuore del rivelatore di BaBar e il rivelatore di vertice e il rivelatore di muoni. BaBar è una collaborazione internazionale costituita da circa 400 scienziati ed ingegneri di 74 Università e Laboratori americani ed europei.
