Sapere Scienza

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PUMA: il CERN e il trasporto dell'antimateria

23 Febbraio 2018

Trasportare antimateria con un camion: è quello che faranno gli scienziati del CERN per poterla adoperare come strumento di indagine nello studio di rari isotopi radioattivi. Lo racconta la giornalista Elizabeth Gibney nel suo articolo su Nature.

 

L’antimateria: un nuovo strumento di studio

 

Cos’è l’antimateria? In fisica, è l’insieme di sistemi costituiti da una o più antiparticelle. Per essere più chiari, per ogni particella (materia) esiste una corrispondente antiparticella (antimateria), identica alla prima in tutto tranne che per la carica, che sarà opposta. Nel momento in cui materia e antimateria s’incontrano, si annullano - il processo è detto annichilazione - emettendo energia, ad esempio sottoforma di fotoni o di altri tipi di particelle. L’antimateria è stata oggetto di studio dei fisici per molto tempo e, ora che sono riusciti a controllarla, è giunto il momento di adoperarla come strumento per comprendere altri fenomeni.

 

Il progetto

 

Il CERN riesce a produrre antiprotoni, le antiparticelle dei protoni, attraverso l’urto di un fascio di protoni su un target metallico. Gli antiprotoni, a questo punto, vengono rallentati e usati per gli esperimenti. In questo caso, il progetto (chiamato PUMA – antiProton Unstable Matter Annihilation) è di intrappolare nel vuoto una nuvola di antiprotoni utilizzando campi magnetici ed elettrici. La trappola sarebbe caricata su un camion e trasportata, a poche centinaia di metri, nel laboratorio dedicato all’esperimento ISOLDE (Isotope Separator On Line DEvice) che produce nuclei di atomi radioattivi rari, i quali decadono troppo velocemente per essere spostati in altri luoghi. Sono isotopi molto particolari, con strutture interessanti.

 

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Gli obiettivi

 

Proprio perché gli antiprotoni vanno incontro ad annichilazione sia con protoni sia con neutroni, essi rappresentano un modo per studiare l’insolita configurazione dei nuclei radioattivi: osservando la frequenza con la quale gli antiprotoni si annichilano con protoni o neutroni, gli scienziati saranno in grado di capire le densità relative di queste particelle nella parte più superficiale del nucleo.
Perché studiare i nuclei di isotopi così particolari e instabili? Questi nuclei radioattivi hanno comportamenti simili a stelle di neutroni, a loro volta la chiave per spiegare come gli elementi pesanti dell’Universo si siano formati.
Per questa nuova avventura sarà necessario attendere ancora qualche anno: lo sviluppo e il controllo della tecnologia per la trappola trasportabile necessiteranno di circa quattro anni e la prima misura è prevista per il 2022.

 

Image credits: Domenico Salvagnin (Legnaro, Italy) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons

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