Sapere Scienza

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Nuovi progressi al CERN nello studio dell’antimateria

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La collaborazione ALPHA, un esperimento attivo presso l’Antiproton Decelerator (AD) del CERN di Ginevra per gli studi sull’antimateria, ha recentemente pubblicato, sulla rivista Nature Communications, le prime misure ad alta precisione della carica elettrica di antiatomi d’idrogeno - composti da un antiprotone a carica negativa e un positrone a carica positiva -, confermandone la neutralità complessiva con un’accuratezza mai raggiunta prima.

 

Capire l'asimmetria tra materia e antimateria

Se si pensa che normali atomi d’idrogeno debbano ovviamente avere carica nulla - essendo costituiti da un protone a carica positiva e un elettrone a carica negativa - il risultato sembrerebbe scontato. In realtà questa rappresenta la prima misura, ad alta precisione, della carica elettrica di antiatomi d’idrogeno, un aspetto cruciale per iniziare a comprendere l’apparente asimmetria tra materia e antimateria nell’Universo in cui viviamo. Studiando, infatti, le proprietà dell’antimateria prodotta in laboratorio, e soprattutto eventuali differenze rispetto alla materia ordinaria, si potranno forse un giorno comprendere le ragioni per cui l’Universo sia costituito solo da protoni, neutroni ed elettroni - a formare pianeti, stelle e galassie - e non dalle rispettive antiparticelle, che sembrerebbero svanite alla nostra osservazione.

 

La carica elettrica degli antiatomi d'idrogeno

Da oltre un ventennio centri di ricerca come il CERN e il Fermilab negli Stati Uniti stanno compiendo studi sull’antimateria con apparecchiature ed esperimenti dedicati. In particolare nel laboratorio ginevrino, la recente possibilità di creare e intrappolare piccole quantità di antiatomi d’idrogeno - nell’ordine di qualche centinaio di unità - per un periodo sufficiente per compiere studi di precisione ha, in effetti, aperto nuove opportunità per esplorare le leggi di simmetria della Natura. In particolare, per le misure della carica elettrica, la collaborazione ALPHA è riuscita a studiare le traiettorie degli antiatomi, verificando se questi fossero o no deflessi da uno specifico campo elettrico. Il risultato, basato su poco meno di 400 antiatomi d’idrogeno, mostra un valore neutro della loro carica elettrica entro i limiti statistici e di incertezza della misura. Il programma del CERN, unico al mondo per gli studi sull’antimateria prodotta in laboratorio, continuerà nei prossimi anni con la collaborazione ALPHA e insieme agli altri esperimenti ATRAP e ASACUSA, e soprattutto al nuovo progetto AEGIS, in grado di studiare, per la prima volta in modo accurato, le influenze della gravità sugli antiatomi. Ma questa è ancora un’altra storia che andremo in futuro a raccontare.

 

Per saperne di più: 
Paolo Berra, Simmetrie dell’Universo, dalla scoperta dell’antimateria a LHC, Dedalo Edizioni, 2013.

Paolo Berra

PhD, ingegnere nucleare e imprenditore, ha studiato gli acceleratori di particelle a Milano, Lione e al CERN di Ginevra e Management a Harvard. Si occupa d’ingegneria, innovazione e angel investing.

copertina   maggio-giugno 2019

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