L’esperimento Dzero al Fermilab ha mostrato una nuova significativa asimmetria. Questo effetto non sarebbe spiegabile dalle attuali teorie



Che fine ha fatto l’antimateria? L’Universo è infatti dominato dalla materia, mentre le antiparticelle – copie identiche delle particelle ma con carica elettrica opposta – sono estremamente rare. Un importante passo avanti per decifrare questa asimmetria fra materia e antimateria arriva dal Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) nei pressi di Chicago. Il team dell’esperimento DZero, uno dei rivelatori di particelle installati all'acceleratore e collisore Tevatron Collider, ha annunciato l’osservazione di una significativa violazione di simmetria che non può essere spiegata dalle attuali teorie. La scoperta, inviata per la pubblicazione su Physical Review D, potrebbe essere un importante indizio di “nuova fisica” oltre il Modello Standard.

La differente abbondanza di materia e antimateria nell’Universo dovrebbe riflettere una asimmetria nelle interazioni fondamentali, cioè una “differenza di comportamento” fra particelle e antiparticelle. Una violazione di simmetria di questo tipo, detta “violazione CP”, è ben nota ai fisici ed è inclusa nel Modello Standard delle interazioni fondamentali. Tuttavia non è sufficiente per spiegare la prevalenza di materia nell’Universo, e la nuova violazione osservata a DZero potrebbe essere un nuovo tassello di questo complesso puzzle. Infatti, secondo i ricercatori (circa 500 fisici da 19 paesi), c’è una probabilità di solo lo 0,1 per cento che si tratti di un fenomeno spiegabile con il Modello Standard.

Per scoprire dove si annida la violazione di simmetria, i fisici studiano le particelle prodotte dallo scontro di altre particelle all’interno degli acceleratori. Al Tevatron Collider, un enorme anello di circa sei chilometri di circonferenza, vengono accelerati e fatti scontrare fasci di protoni e antiprotoni. Tra i milioni di particelle prodotte durante le collisioni, il gruppo di DZero si è concentrato sui mesoni B, formati da un certo tipo di particella elementare (chiamata quark bottom) accoppiata ad un altro quark. I mesoni B non sono stabili, ma decadono producendo muoni, particelle “cugine” del noto elettrone, e antimuoni. Gli scienziati hanno osservato se la distribuzione di queste particelle cambiasse o meno dopo aver invertito il verso del campo magnetico del rivelatore (un’operazione che permette di intercambiare il percorso delle particelle e antiparticelle prodotte). Dall’analisi dei dati è emerso che la produzione di muoni e antimuoni differisce di circa l’1 per cento tra i due casi. Il risultato conferma gli “indizi” già osservati l’anno scorso da DZero e da CDF, l’altro grande rivelatore di particelle al FermiLab. La scoperta dovrà ora essere confermata da ulteriori osservazioni.

Fonte: http://www.galileonet.it/news/12766/nuo ... ntimateria

Approfondimenti: http://www-d0.fnal.gov/

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[Clicca e scopri il significato del termine: Qual è l#65533;origine della fondamentale asimmetria tra materia e antimateria che osserviamo nel cosmo? È uno dei segreti meglio custoditi della natura, ma alcune misure potrebbero presto fornire una risposta, secondo un articolo pubblicato su “Nature Communications” da un gruppo di ricercatori dell#65533;esperimento ALPHA del CERN di Ginevra. Espressamente dedicato alla produzione e allo studio di antimateria, ALPHA ha permesso di misurare, con una precisione mai raggiunta prima, la carica elettrica di un atomo di antidrogeno, formato cioè da un antiprotone, l#65533;antiparticella del protone, di cui ha uguale massa ma carica elettrica opposta, e da un positrone, l#65533;antiparticella dell#65533;elettrone, che ha massa uguale a quella dello stesso elettrone, ma carica opposta. Ovunque si puntino i telescopi, gli strumenti rilevano grandi quantità di materia ordinaria, atomi costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. Per contro, l#65533;antimateria si può osservare negli acceleratori di particelle, dove viene prodotta artificialmente, oppure in natura, dove si produce in quantità trascurabili e solo in condizioni particolari: come nei raggi cosmici, le particelle energetiche che provengono dallo spazio profondo, o durante i temporali più intensi per effetto delle scariche elettriche dei fulmini, come scoperto recentemente. Eppure le teorie suggeriscono che il big bang abbia dato origine a una uguale quantità di materia e di antimateria, costituita da antiprotoni e positroni. I fisici teorici e quelli sperimentali sono impegnati da decenni nella ricerca di qualche piccola differenza nella costituzione della materia e dell#65533;antimateria, cioè qualche possibile parametro che evidenzi nelle misurazioni che non c#65533;è una corrispondenza esatta tra una particella e la sua antiparticella. ] Qual è l'origine della fondamentale asimmetria tra materia e antimateria che osserviamo nel cosmo? È uno dei segreti meglio custoditi della natura, ma alcune misure potrebbero presto fornire una risposta, secondo un articolo pubblicato su “Nature Communications” da un gruppo di ricercatori dell'esperimento ALPHA del CERN di Ginevra.

Espressamente dedicato alla produzione e allo studio di antimateria, ALPHA ha permesso di misurare, con una precisione mai raggiunta prima, la carica elettrica di un atomo di antidrogeno, formato cioè da un antiprotone, l'antiparticella del protone, di cui ha uguale massa ma carica elettrica opposta, e da un positrone, l'antiparticella dell'elettrone, che ha massa uguale a quella dello stesso elettrone, ma carica opposta.

Ovunque si puntino i telescopi, gli strumenti rilevano grandi quantità di materia ordinaria, atomi costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. Per contro, l'antimateria si può osservare negli acceleratori di particelle, dove viene prodotta artificialmente, oppure in natura, dove si produce in quantità trascurabili e solo in condizioni particolari: come nei raggi cosmici, le particelle energetiche che provengono dallo spazio profondo, o durante i temporali più intensi per effetto delle scariche elettriche dei fulmini, come scoperto recentemente.

Eppure le teorie suggeriscono che il big bang abbia dato origine a una uguale quantità di materia e di antimateria, costituita da antiprotoni e positroni. I fisici teorici e quelli sperimentali sono impegnati da decenni nella ricerca di qualche piccola differenza nella costituzione della materia e dell'antimateria, cioè qualche possibile parametro che evidenzi nelle misurazioni che non c'è una corrispondenza esatta tra una particella e la sua antiparticella.

[Clicca e scopri il significato del termine: Se la corrispondenza fosse stata perfetta fin dal big bang, nei primi istanti dell#65533;universo, tutte le particelle si sarebbero scontrate con la partner di antimateria eliminandosi a vicenda, e nulla sarebbe potuto esistere. Invece, secondo alcuni modelli teorici, basterebbero differenze dell#65533;ordine di qualche parte per miliardo tra una particella e la sua antiparticella per spiegare l#65533;esistenza della materia così come la osserviamo attualmente. La misurazione effettuata al CERN rientra in questo contesto. Il risultato è stato raggiunto grazie al particolare apparato sperimentale di ALPHA: si tratta di un complesso sistema che consente di produrre gli atomi di antidrogeno per un tempo infinitesimo ma sufficiente a misurare quanto vengono deflesse le loro traiettorie in un campo elettrico. La statistica ottenuta osservando 386 eventi indica che l#65533;antidrogeno, rispetto all#65533;idrogeno, ha carica uguale in valore assoluto e opposta in segno entro una parte su 100 milioni. Questo non consente quindi di spiegare l#65533;asimmetria tra materia e antimateria, ma il risultato di ALPHA suggerisce che c#65533;è ancora spazio per indagare. Al CERN già sono in cantiere gli esperimenti ALPHA-2 (evoluzione di ALPHA), ATRAP e ASACUSA che studieranno ancora più approfonditamente la natura dell#65533;antimateria.] Se la corrispondenza fosse stata perfetta fin dal big bang, nei primi istanti dell'universo, tutte le particelle si sarebbero scontrate con la partner di antimateria eliminandosi a vicenda, e nulla sarebbe potuto esistere. Invece, secondo alcuni modelli teorici, basterebbero differenze dell'ordine di qualche parte per miliardo tra una particella e la sua antiparticella per spiegare l'esistenza della materia così come la osserviamo attualmente.

La misurazione effettuata al CERN rientra in questo contesto. Il risultato è stato raggiunto grazie al particolare apparato sperimentale di ALPHA: si tratta di un complesso sistema che consente di produrre gli atomi di antidrogeno per un tempo infinitesimo ma sufficiente a misurare quanto vengono deflesse le loro traiettorie in un campo elettrico. La statistica ottenuta osservando 386 eventi indica che l'antidrogeno, rispetto all'idrogeno, ha carica uguale in valore assoluto e opposta in segno entro una parte su 100 milioni.

Questo non consente quindi di spiegare l'asimmetria tra materia e antimateria, ma il risultato di ALPHA suggerisce che c'è ancora spazio per indagare. Al CERN già sono in cantiere gli esperimenti ALPHA-2 (evoluzione di ALPHA), ATRAP e ASACUSA che studieranno ancora più approfonditamente la natura dell'antimateria.
http://www.lescienze.it/news/2014/06/06 ... 13-06-2014