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Il rallentamento dell’antimateria ha un nuovo record

Si è da sempre immaginato un universo alternativo, specchio di quello in cui viviamo, dove il tempo scorre all'indietro. Il nostro universo e questo Universo specchio dovrebbero essere identici: ma se così non fosse, cosa accadrebbe?

Categorie Fisica

Nell’universo specchio ipotizzato, la materia conosciuta dovrebbe essere rimpiazzata con l’antimateria: questo dovrebbe portarci al punto di partenza e riprodurre una realtà già nota. La possibilità di avere sostanziali differenze tra il nostro universo e un universo alternativo, benché per la fisica di oggi è alquanto improbabile, aprirebbe ad una realtà incognita e dunque ad un nuovo panorama da esplorare per i ricercatori. Affinché sia possibile avere un chiaro quadro di ciò è necessario che avvenga il rallentamento dell’antimateria.

L’antimateria e gli esperimenti per il suo rallentamento

La produzione dell’antimateria è alquanto difficile e nonostante si riesca in tale compito, questa è incline a svanire appena incontra la materia ordinaria. Quando si raccolgono quantitativi sufficienti a garantire la sua analisi, l’antimateria sfreccia e svanisce ad una velocità vertiginosa. Non per tutti gli studi la velocità dell’antimateria è un problema enorme. L’esperimento ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus), una collaborazione internazionale con sede presso il CERN, ha lavorato con atomi di antiidrogeno intrappolati, la controparte di antimateria dell’atomo più semplice, l’idrogeno. Tale esperimento ha cercato di determinare, per alcuni anni, un modo per rallentare le particelle di antimateria attraverso un’intelligente applicazione di laser accuratamente sintonizzati.

Rallentamento antimateria
Schema dell’impianto ALPHA costituito da diversi sottoelementi. Credits: CERN/APLHA experiment

L’esperimento condotto ha finalmente portato ad una soluzione rallentando con successo le particelle di antiidrogeno. Il rallentamento dell’antimateria ha richiesto una mescolanza di metodi che non erano caratterizzati dalla sua inclusione andando ad urtare particelle di materia in quanto questo avrebbe comportato la disintegrazione immediata in un lampo di radiazione.

Idrogeno ed antiidrogeno a confronto

Il deceleratore, negli ultimi decenni, è già riuscito a rallentare interi atomi di antimateria da una velocità prossima alla velocità della luce a qualcosa di più gestibile per la strumentazione a disposizione. Uno dei test che questo rallentamento ha consentito è l’analisi dello spettro dell’antiidrogeno. I risultati di questi studi hanno dimostrato che l’idrogeno e l’antiidrogeno sono più o meno identici, a parte le loro cariche opposte. Risultato in effetti alquanto deludente: qualsiasi differenza tra questi due “oggetti” potrebbe dare una spiegazione al perché una forma di materia è persistita sull’altra per creare l’Universo che tutti abbiamo imparato a conoscere e ad amare.

Rallentamento dell'antimateria
Illustrazione di un atomo di idrogeno intrappolato Credits: Chukman So / TRIUMF

Una remota possibilità fa ben sperare che, nonostante si abbiano le stesse masse, la gravità possa avere una migliore relazione con una massa rispetto all’altra. Oppure, un’altra tipologia di forza ha un’influenza flebile sull’antimateria in modi che ancora non si conoscono. Per ottenere una buona misura di queste ipotesi, è necessario un ulteriore rallentamento dell’antimateria. A tal proposito, il processo ALPHA rallenta gli atomi colpendoli con i fotoni in un modo che questi non vengano stimolati contemporaneamente. Gli atomi di antiidrogeno possono assorbire e disperdere i fotoni per perdere o guadagnare quantità di moto, esattamente come per gli atomi di idrogeno, ma ciò si verifica solo se la luce è alla giusta frequenza. I ricercatori hanno infatti sintonizzato i laser in modo da tener conto della velocità con cui l’antiidrogeno si precipita verso la sorgente, assicurando che i fotoni siano alla frequenza perfetta quando si incontrano.

Alterazione della comprensione dell’universo per il rallentamento dell’antimateria

In seguito ad una dozzina di collisioni – più o meno – una particella che si muove ad una velocità di circa 300 km/h può essere rallentata a meno di 50 km/h. Al contrario, le particelle che si allontanano dal laser sono invisibili alla sua frequenza relativa. “Con questa tecnica, possiamo affrontare misteri irrisolti quali “Come risponde l’antimateria alla gravità? Può l’antimateria aiutarci a comprendere le simmetrie in fisica?” afferma Takamasa Momose, fisico dell’Università della British Columbia nonché uno dei membri della squadra dell’esperimento ALPHA.


“Questi possono alterare radicalmente la comprensione del nostro universo”. Serve ancora tempo prima di vedere i risultati di tali esperimenti e avere la possibilità che anche l’analisi dell’antimateria sia scorrevole. Solo in questo modo, forse, si può osservare – e analizzare – l’universo speculare da tanto tempo immaginato.

FONTI VERIFICATE