Esperimento del CERN fa progressi verso raggi di antimateria
L’esperimento del CERN chiamato ASACUSA ha compiuto un importante passo avanti nello sviluppo di una tecnica innovativa per lo studio dell’antimateria. Utilizzando una nuova trappola per particelle, chiamata trappola cuspide, l’esperimento è riuscito a produrre un significativo numero di atomi di antidrogeno in volo. Il risultato è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.
Non sappiamo perché siamo fatti di materia. L’antimateria – o la mancanza di essa – rimane uno dei più grandi misteri della scienza. La materia e il suo omologo sono identici tranne che per la carica elettrica opposta, e si annichilano quando si incontrano. Non c’è ragione teorica per cui, al momento del Big Bang, materia e antimateria non siano state prodotte in quantità uguali. Tuttavia, sappiamo che il nostro mondo è fatto di materia: l’antimateria sembra essere scomparsa. Per scoprire cosa le è successo, gli scienziati utilizzano una serie di metodi per indagare se una piccola differenza nelle proprietà di materia e antimateria potrebbero fornire qualche indizio di spiegazione.
Oltre agli esperimenti con l’LHC, al CERN si studia in parallelo un metodo in cui si prende uno dei sistemi più noti in fisica, l’atomo di idrogeno, che è composto da un protone e un elettrone, e si verifica se la sua controparte di antimateria, l’antidrogeno, composto da un antiprotone e un positrone, si comporta allo stesso modo. La sfida è quella di creare atomi di antidrogeno e tenerli lontani dalla materia ordinaria per un periodo di tempo sufficiente per studiarli. La trappola cuspide ASACUSA usa una combinazione di campi magnetici per portare antiprotoni e positroni insieme per formare atomi di antidrogeno, per poi incanalarli lungo un tubo in cui è stato creato il vuoto e in cui possono essere studiate in movimento . Finora, solo un paio di atomi di antidrogeno sono stati prodotti in questo modo, ma l’obiettivo finale dell’esperimento è quello di produrre abbastanza atomi per studiare il loro comportamento in dettaglio con l’aiuto delle microonde.
ASACUSA usa un approccio complementare a quello dell’esperimento ALPHA, che lo scorso mese di novembre aveva suscitato molto clamore per l’annuncio della produzione di antiprotoni che erano rimasti in vita per “molto” tempo prima di annichilarsi con la materia ordinaria. Le procedure utilizzate per formare antidrogeno si basano sulle tecniche sviluppate da un altro esperimento di produzione di antidrogeno al CERN, ATRAP, che è stato pioniere delle tecniche di contenimento nel 1990, e che sta lavorando ancora sul contenimento di antidrogeno.
“Con questi metodi alternativi di produzione e di studio di antidrogeno, l’antimateria non sarà in grado di nasconderci le sue proprietà ancora per molto”, ha detto Yasunori Yamazaki del centro di ricerca giapponese RIKEN e un capo progetto della collaborazione ASACUSA. “C’è ancora molta strada da fare, ma siamo molto felici di vedere che questa tecnica sta funzionando molto bene.”
Il CERN è l’unico laboratorio al mondo che gestisce un impianto per lo studio di antiprotoni a basso consumo e dedicato. Già nel 1995, i primi nove atomi di antidrogeno sono stati prodotti al CERN. Poi, nel 2002, l’Athena e l’esperimento ATRAP hanno dimostrato che è possibile produrre antidrogeno in grandi quantità, aprendo la possibilità di condurre studi approfonditi. Oggi, gli esperimenti del CERN sull’antidrogeno sono sulla buona strada per indagare questa rara forma di materia.
