Sotto i nuvoloni, neri e gonfi di pioggia, s’abbattono fulmini e saette. Sopra il temporale, come in un mondo all’incontrario che inizia dove le nubi tracciano una linea di separazione nel cielo, s’innalzano lampi di antimateria e si anima uno dei fenomeni più elusivi e misteriosi della natura.

L’antimateria, che potremmo definire l’alter ego della materia, composta da particelle identiche ma di segno opposto, non si sprigiona solo nei grandi acceleratori di particelle sulla Terra. Anche le tempeste, in particolare nelle zone equatoriali, creano “angeli e demoni”. Collisioni di materia e antimateria. A scoprire il fenomeno, mai visto prima d’ora, è stato il satellite FERMI della NASA. Mentre era intento a scrutare gli orizzonti lontani dell’Universo nelle alte energie, i rilevatori del telescopio si sono letteralmente imbattuti in qualcosa d’inatteso. Molto, molto più vicino a noi.

Secondo la ricostruzione fatta dagli esperti della NASA, che hanno presentato la novità nel corso del convegno a Seattle dell’American Astronomical Society, il processo che genera antimateria ha inizio a partire dai “superlampi gamma terrestri” (in inglese, Terrestrial Gamma-Ray Flashes, o TGF), già rilevati dal satellite italiano AGILE. Si tratta d’intensi getti di raggi gamma, simili a quelli cosmici, che si sprigionano durante le tempeste tropicali. Un’emissione molto energetica, fino a decine di milioni elettronvolt, centinaia di volte più energetica dei fulmini. Tanto che si teme che potrebbero persino costituire un pericolo per la navigazione aerea. Si stima che ogni giorno “esplodano” circa 500 Tgf sopra le nostre teste nel corso dei vari temporali che s’abbattono su tutto il globo.

L’inteso campo magnetico sopra il temporale genera un’”eruzione” di elettroni, accelerati verso l’alto, al di sopra delle nuvole, a velocità prossime alla luce. Quando questi elettroni ultraveloci vengono deflessi nella loro traiettoria dalle molecole d’aria emettono raggi gamma terrestri, o TGF. A volte, capita che un fotone di questi lampi super-energetici passi vicino al nucleo di un atomo, lo colpisca, e lo spacchi in due, generando una coppia di particelle opposte: un elettrone e il suo contrario, un positrone. Ovvero, antimateria.

Se poi questo positrone, spiraleggiando nello spazio secondo le linee del campo magnetico terrestre, s’imbatte, per caso, nel rilevatore di Fermi, ecco che sono scintille. La materia con l’antimateria, si annichilisce e si trasforma in un raggio gamma, proprio nel cuore del satellite che è in grado di farne l’identikit preciso. L’energia registrata da FERMI, pari a 511.000 elettronvolt, indica con precisione che un elettrone s’è scontrato con la sua controparte, un positrone.

Come racconta la NASA, il 14 dicembre 2009 Fermi per la prima volta ha rilevato un segnale di questo tipo, mentre sorvalava l’Egitto. ll segnale proveniva da un TGF prodotto da un temporale in Zambia, migliaia di chilometri più a sud e sotto la linea d’orizzonte di Fermi. Come ha potuto vederlo? Perché il percorso degli elettroni sopra le nuvole è deflesso, appunto, dal campo magnetico.

D’ora in poi, quando il cielo tuona e ci danniamo perché non abbiamo con noi l’ombrello, consoliamoci pensando che siamo in realtà testimoni di un evento eccezionale: la creazione di antimateria, poco più alto di noi.

Approfondimenti: http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/fermi-thunderstorms.html

Fonte: http://www.media.inaf.it/2011/01/11/lan ... -tempesta/

All'origine dell'asimmetria materia-antimateria
Molto comuni negli istanti successivi al Big Bang, sono oggi osservabili solo nelle condizioni sperimentali ricreabili con aceleratori della potenza del Large Hadron Collider Per la prima volta, grazie al Large Hadron Collider (LHC) è stato osservato il decadimento di un tipo estremamente raro di particelle che doveva essere invece molto comune nei primi istanti successivi al Big Bang. La scoperta, realizzata da un gruppo internazionale di ricercatori è descritta in due articoli pubblicati sulle Physics Letters B ("Search for a heavy gauge boson W#8242; in the final state with an electron and large missing transverse energy in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV" e "Measurement of W W- production and search for the higgs boson in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV"). I ricercatori hanno in particolare osservato il decadimento di mesoni B creati nell'urto fra protoni accelerati a velocità prossime a quelle della luce.

"E' impressionante vedere questa frontiera avanzata della fisica produrre dati di rilievo praticamente subito dopo l'entrata in funzione dell'LHC", ha detto Moishe Pripstein, che ha partecipato allo studio.

L'interesse di questo particolare tipo di mesoni B è legato al fatto che potrebbe contribuire significativamente a chiarire i rapporti fra materia e antimateria negli istanti successivi al Big Bang, e quindi a chiarire le ragioni per cui nell'universo attuale vi è una prevalenza della materia sull'antimateria.

"Sappiamo che quando l'universo si è formato dal Big Bang, c'era altrettanta materia quanta antimateria. Ma viviamo in un mondo che è in grande prevalenza formato da materia, e pertanto ci devono essere state delle differenze nei decadimenti di materia e antimateria perché alla fine ci si è trovato con un surplus di materia", ha proseguito Stone.

I mesoni B sono un raro e particolare sottogruppo di mesoni composti di quark e anti-quark che dovevano essere invece comuni all'epoca del Big Bang; attualmente non sono osservabili in natura ma soltanto in condizioni sperimentali quali quelle ottenibili con l'LHC o in altri acceleratori di alta energia. Dato che queste particelle non seguono le stesse regole che valgono per la maggior parte delle altre particelle, i ricercatori ritengono che i mesoni B possano aver avuto un ruolo importante nella creazione dell'asimmetria materia-antimateria e chiarire perché essa si osserva attualmente nell'universo. (gg)

http://lescienze.espresso.repubblica.it ... lo/1347287

Non sono bastati cinque anni ai ricercatori dell'Università del New Hampshire per elaborare un modello in grado di spiegare come mai all'interno di una nube temporalesca si produca una nube di positroni, le antiparticelle degli elettroni, secondo un meccanismo diverso da quello già noto.

Il misterioso fenomeno, descritto sul “Journal of Plasma Physics” in un articolo a prima firma Joseph Dwyer, è stato rilevato per caso nell'agosto del 2009. Dwyer e colleghi erano in volo al largo delle coste della Georgia per condurre misurazioni dei cosiddetti lampi gamma terrestri, potenti emissioni di radiazione elettromagnetica che si producono nelle nubi temporalesche secondo un meccanismo fisico ancora non del tutto chiaro.

Quando interagiscono con l'aria, i lampi di raggi gamma hanno un'energia sufficiente a produrre coppie elettrone-positrone, l'antiparticella dell'elettrone. Secondo gli attuali modelli fisici tuttavia, la comparsa dei positroni dovrebbe essere concomitante all'emissione dei lampi gamma.

Nel volo di Dwyer però non è andata così: durante un violento temporale, gli strumenti hanno rilevato tre picchi nell'energia dei raggi gamma corrispondente a 511 chiloelettronvolt (migliaia di elettronvolt), vale a dire la “firma” caratteristica del processi di annichilazione tra elettroni e positroni. Ogni picco è durato circa un quinto di secondo, ed è stato accompagnato da alcuni raggi gamma di energia leggermente inferiore. I ricercatori hanno quindi concluso che quei raggi gamma avevano perso energia propagandosi per una certa distanza. Secondo i calcoli, per un breve arco di tempo una nube di positroni aveva circondato il velivolo.

“Avremmo dovuto vedere l'emissione di raggi gamma insieme a quella dei positroni”, ha spiegato Dwyer. “Eppure abbiamo visto una prima nube di positroni poi una seconda nube a distanza di circa sette chilometri dalla prima e infine abbiamo osservato un bagliore di raggi gamma. Per questo non riusciamo a dare un senso a tutto il processo”.

Una delle possibili spiegazioni dell'improvvisa apparizione dei positroni è che l'aeroplano abbia influenzato notevolmente l'ambiente elettrico del temporale, ma non esistono altri dati che possano suffragarla. È anche possibile che sia stato rilevato un tipo di scarica elettrica finora sconosciuto all'interno del lampo che coinvolge i positroni.

I dati disponibili, comunque, non consentono di fare ipotesi sull'origine del fenomeno. È per questo che Dwyer sta progettando di compiere nuove misurazioni direttamente dall'interno di un temporale. “L'interno di un temporale è un paesaggio bizzarro che abbiamo appena iniziato a esplorare”, ha concluso.

http://www.lescienze.it/news/2015/05/15 ... 22-05-2015