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55 KBTrappola per l'antimateria. Credit: CERN
Uno dei più grandi misteri del nostro Universo è il perché siamo fatti di materia e non di antimateria. Dopo il Big Bang entrambe dovevano essere presenti in egual misura, ma se così fosse stato si sarebbero annichilite a vicenda, lasciandoci un universo permeato solo da energia. Qualcosa è successo, e ha fatto sì che ora abbiamo l'universo che conosciamo, dominato da materia e con solo poche rare tracce di antimateria. Al CERN stanno lavorando duramente per cercare di risolvere questo dilemma, e permetterci anche di capire meglio cos'è l'antimateria. Questa settimana un gruppo di scienziati dell'LHC ha creato un raggio di anti-atomi di idrogeno, ed è stato possibile per la prima volta fare misurazioni sulle sue caratteristiche.
Le antiparticelle sono identiche alle particelle di materia in quasi tutti gli aspetti. La principale differenza riguarda la carica elettrica. Mentre l'idrogeno è fatto di un protone carico positivamente orbitato da un elettrone carico negativamente, l'anti-idrogeno è fatto di un antiprotone carico negativamente orbitato da un anti-elettrone carico positivamente (chiamato anche positrone).
Non è mai stato possibile osservare residui di antimateria risalente all'universo primordiale, ma può essere creata in laboratorio grazie ad un'acceleratore di particelle, mescolando positroni e antiprotoni a bassa energia.
Nel 2010 il team ALPHA del CERN è riuscito a creare e trattenere svariati atomi di anti-idrogeno per la prima volta! Adesso lo stesso team è riuscito a creare un raggio composto da queste particelle. I risultati sono stati pubblicati su Nature Communications. Gli scienziati spiegano che sono riusciti a rilevare 80 atomi di anti-idrogeno a 2.7 metri dal punto dove sono nati.
"Questa è la prima volta che siamo riusciti a studiare l'anti-idrogeno con un po' di precisione." ha spiegato Jeffrey Hangst, portavoce del team di ALPHA. "Siamo ottimisti che queste tecniche ci permetteranno di svelare molti aspetti interessanti dell'antimateria nel futuro."
Una delle sfide più grandi è riuscire a tenere l'anti-idrogeno lontano dalla materia ordinaria, per evitare che le due si annichiliscano. Per riuscire a farlo, la maggior parte degli esperimenti usano campi magnetici per intrappolare l'antimateria abbastanza tempo da poterla studiare.
Tuttavia, i campi magnetici molto forti necessari per intrappolarla degradano moltissimo le proprietà spettroscopiche degli atomi di anti-idrogeno, quindi il team di ALPHA ha dovuto sviluppare un set-up innovativo che permettesse di trasferire gli atomi di anti-idrogeno verso una regione in cui potessero essere studiati, lontano dai campi magnetici molto forti.
Per misurare la carica dell'anti-idrogeno, il team ALPHA ha studiato le traiettorie dell'anti-idrogeno rilasciato dalla trappola in presenza di un campo elettrico. Se gli atomi di anti-idrogeno avessero una carica elettrica il campo li devierebbe, se invece fossero neutri non cambierebbero traiettoria.
Il risultato, basato su 386 eventi, dà un primo valore della carica dell'anti-idrogeno intorno a -1.3 x 10^-8. Non è una sorpresa che la carica sia così estremamente bassa, dato che gli anti-atomi sono elettricamente neutri, ma questa prima misurazione permetterà comuqnue agli scienziati di iniziare a studiare dove e come esattamente differiscono materia ed antimateria, per riuscire a trovare nuovi indizi sull'origine di quest'asimmetria nel nostro universo dominato da materia, risolvendo così magari uno dei più grandi misteri della fisica contemporanea.
http://www.nature.com/nphys/journal/v7/ ... s2025.htmlhttp://www.link2universe.net/2014-06-06 ... -idrogeno/