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Titolo: Perché l'Universo è elettricamente neutro?

La prima osservazione alla domanda posta in apertura potrebbe essere: "E
chi te lo dice?"
Beh, usualmente cos� si assume, anche perch� 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.
 
La neutralit� 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.
Arriviamo alle domande:
Esiste una simmetria (nel senso delle simmetrie discrete della fisica
delle particelle) o un superprincipio in grado di rendere conto della
neutralit� globale della materia? La supersimmetria, ad esempio, pu�
spiegare la neutralit� 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 so perch� ma questo fatto, l'Universalit� e la pervasivit� della
neutralit� (complessiva) della carica elettrica, proprio per via del suo
carattere fondamentale (e anche per l'identico abito formale delle leggi
di Newton e Coulomb), mi porta istintivamente a riconsiderare i tentativi
(peraltro falliti) fatti per primi da Kaluza e Klein, per ricondurre le
forze elettriche a effetti geometrici in spazi multidimensionali.
Saluti,
Aleph
-- 
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 neutralit� globale della materia?
Non vedo proprio come potrebbero...
Ma potrebbe anche essere una mia lacuna. Vediamo se qualcuno ha idee
diverse :)
 
-- 
Elio Fabri
La conoscenza viene da Papa Bondye, appartiene a tutti, e se non si
condivide si perde.

 neutralit� globale della materia?
� una domanda che si pone nel caso di spazio
infinito, perch� in uno spazio riemanniano finito
e illimitato la risposta � nota: � la prima equazione
di Maxwell (teorema di Gauss) a imporre la neutralit�.
N� le osservazioni n� i modelli inflazionari escludono
la curvatura positiva dello spazio (anche se la divulgazione
insiste stranamente a dire che � piatto) quindi la risposta
potrebbe essere proprio questa: perch� l'universo � spazialmente
chiuso.
Ciao
Corrado 

 
Ti dir� di aver letto, in un libro che non trovo pi�, ma di cui ricordo 
il titolo: "Teorie cosmogoniche rivali ", un fisico noto (Forse Bondi) 
proporre un universo elettrico, in cui il valore assoluto della carica 
dell'elettrone fosse di un fattore 10^10 minore di quella del protone.
Ci� potrebbe dar ragione all'espansione
ReBim

 toto".
Pero', se invece di considerare *tutto* l'universo, se ne considerasse
solo una porzione, che contenga almeno quello osservabile, la domanda
avrebbe senso? Sarebbe possibile stabilire se c'e' una carica
elettrica globale?
--
cometa_luminosa

 "globalmente inteso", che non e' osservabile.
L'Universo osservabile (globalmente inteso) � osservabile per definizione
ed � l'unico Universo "globalmente inteso", che ha senso considerare.


 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.

 chiuso.
Vale a dire che la neutralit� dell'Universo "implicherebbe" che esso �
spazialmente finito? 
Mi sembra un po' forte come affermazione e non riesco a coglierne appieno 
la necessit�.
Comunque se nell'Universo globale l'antimateria � minoritaria e se la
carica globale � nulla (conservata) significa che la conservazione della
carica elettrica (e la simmetria di gauge dell'elettromagnetismo ad essa
collegata) � un principio pi� forte di quelli collegati alla simmetria di
coniugazione di carica insieme alla simmetria di parit�.  


 Ci� potrebbe dar ragione all'espansione
la proposta non ha avuto successo perch� (o meglio: anche
perch�) le misure di laboratorio dimostrano che la differenza
di carica fra elettrone e protone, se non � zero, � molto pi�
piccola di quella richiesta dal modello.
ciao,
Corrado 

 di quella del protone. Ciï¿½ potrebbe dar ragione all'espansione
Un fattore 10^-10 (e non 10^10 ;-) e' comunque tanto, in effetti
allora sarebbero evidentissime forze elettrostatiche repulsive
macroscopiche nella materia anche non ionizzata, Bondi ipotizzava
una possibile differenza di un fattore 2 * 10^-18 tra la carica
del protone e quella dell'elettrone:
http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/53460/RLE_QPR_059_VII.pdf?sequence=1
sperimentalmente pero' il limite e' piu' stringente ed e' attualmente
almeno minore di  10^-21, v. ad es.:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0370269384917520
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 spazialmente finito?
no, il contrario: la finitezza implica la neutralità.
E' per la topologia dello spazio chiuso, vedi per
esempio Landau, Teoria dei Campi, nel capitolo
sulla cosmologia con volume spaziale finito.
Se le osservazioni danno carica zero, allora una
possibile (non necessariamente l' unica) spiegazione
è la curvatura positiva.
ciao,
Corrado 

 � la curvatura positiva.
Qualcosa (di poco conclusivo) sulle osservazioni:
http://www.universetoday.com/71726/astronomy-without-a-telescope-a-universe-free-of-charge/


 coniugazione di carica insieme alla simmetria di parit�. �
Si'. questo e' sicuro (a prescindere dalla cosmologia).
Sbagliero', ma credo che la conservazione di carica sia "forte" almeno
quanto il teorema CPT.