Rendering 3D della collisione di nuclei d'oro che ha causato la formazione di antielio-4

Una grande domanda che perseguita da tempo i cosmologi ed i fisici delle particelle è questa: qual’è la distribuzione di materia e antimateria nell’Universo? Sembra sicuramente che la materia domina il cosmo, ma le sembianze possono essere ingannevoli. Potremmo anche vivere nell’unico angolo dell’universo dove domina la materia piuttosto che l’antimateria. Oggi, scopriamo che c’è un po di antimateria anche da noi grazie al lavoro fatto dalla collaborazione di enti scientifici chiamata STAR presso il Relativistic Heavy Ion Collider al Brookhaven National Laboratory negli USA.

Questi ricercatori hanno sbattuto insieme 10^9 nuclei d’oro a energie vicine ai 200 GeV, osservando la formazione di 18 antinuclei di elio-4. Questo è un traguardo davvero straordinario! Sappiamo per la prima volta con certezza che almeno l’antielio-4 può esistere.

Questo tipo di impatti creano un plasma caldissimo di più o meno un numero uguale di quark e anti-quark, di nome: plasma quark-gluon. Questa poi si raffreda fino a formare le varie particelle e antiparticelle.

Ovviamente, più grande è l’antiparticella, meno è probabile che riusciamo a vederla. Infatti, ogni barione extra all’interno di un antinucleo la rende oltre 1000 volte più difficile da osservare. Quindi anche se i positroni saltarono fuori per la prima volta nel 1932, gli antiprotoni e neutroni non apparirono fino al 1955 e abbiamo dovuto aspettare fino al 1970 perché un team(russo) annunciasse di aver osservato l’antielio-3.

Adesso, 40 anni dopo, siamo riusciti finalmente a vedere l’antielio-4(sembra improbabile che riusciremmo a vedere presto il prossimo in linea: l’antielio-6. Infatti il team STAR ammette che non è in grado di produrlo con l’attuale tecnologia).


Il diagramma sopra è una mappa 3D di nuclei. La Tabella Periodica dispone gli elementi in base al loro numero atomico Z, che determina le proprietà chimiche di ogni elemento. I fisici sono anche attenti all'asse N, che da il numero di neutroni per ogni nucleo. Il terzo asse, che rappresenta la stranezza, segnato con la S, è zero per un elemento di materia naturale, ma potrebbe essere diverso da zero all'interno del nucleo di una stella collassata. Gli antinuclei si trovano in una zona Z e N negativa sopra la mappa, ed i nuovi antinuclei scoperti estendono la mappa anche nella direzione della strana antimateria. Credit: RHIC

Quello che è veramente importante riguardo a quest’osservazione è che l’antielio sembra formarsi nella quantità esatta predetta dalle leggi della termodinamica. Quindi, a meno di altri meccanismi sconosciuti, è difficile trovare dell’antielio in natura, in quantità più grandi almeno, a prescindere da quanto guardiamo attentamente.

Quindi “qualsiasi osservazione di antielio o anche antinuclei più pesanti nello spazio, indicherebbe l’esistenza di una grande quantità di antimateria da qualche altra parte nell’Universo” hanno dichiarato gli scienziati dello STAR.

E guardare è esattamente quello che faremmo. Lo Space Shuttle Endeavour, attualmente pianificato per il lancio il mese prossimo, porterà con se il “Alpha Magnetic Spectrometer” che verrà integrato nella Stazione Spaziale Internazionale, proprio per cercare di dare una risposta a questo.

Alpha è specialmente progettato per cercare particelle di antimateria all’interno dei raggi cosmici. Se l’antielio è composto soltanto da meccanismi conosciuti, sarà troppo raro per dare dei risultati utili. Ma se l’esperimento mostra delle tracce di antielio o qualcosa di più pesante, ci sarà una vera e propria esplosione di interesse da parte dei cosmologi e fisici delle particelle.
Questa missione è sicuramente una delle più importanti mai pianificate per la Stazione Spaziale Internazionale, e tutti sono concentrati sui possibili risultati.

http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/110 ... 3312v1.pdf

http://www.physorg.com/news/2011-02-hea ... atter.html

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2011 ... -scoperto/