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AL CERN DI GINEVRA

Lo spettro dell'antimateria

Prima misura di uno spettro di luce dell'antiidrogeno, grazie alla Collaborazione ALPHA del CERN. Il confronto con l'idrogeno non mostra alcuna differenza. A conferma della validità del Modello Standard, l'architrave su cui si regge il mondo fisico a livello fondamentale

Misurato per la prima volta lo spettro di luce di un atomo di antimateria, l'antiidrogeno. Il risultato, pubblicato su Nature, è stato raggiunto dalla Collaborazione ALPHA, del CERN di Ginevra.



La misura, entro i limiti sperimentali, non mostra differenze con lo spettro equivalente dell'atomo di idrogeno. A conferma, sottolineano gli scienziati di ALPHA, della validità del Modello Standard della fisica delle particelle, l'architrave teorica che governa l'universo fisico a livello fondamentale. La teoria - che ha ricevuto in due decenni numerose verifiche sperimentali - predice, infatti, che atomo di idrogeno e antiidrogeno abbiano identiche caratteristiche spettroscopiche.


L'idrogeno è l'elemento più abbondante dell'Universo. Il suo spettro è stato misurato con una precisione molto alta. Lo stesso non si può dire, invece, per gli atomi di antiidrogeno. Ecco perché la misura è considerata importante dagli autori.



"Usare un laser per osservare una transizione nell'atomo di antiidrogeno e confrontarla all'idrogeno, per vedere se obbediscono alle stesse leggi della fisica, è sempre stato un obiettivo chiave della ricerca sull'antimateria", afferma Jeffrey Hangst, spokesperson di ALPHA.



Presenti in quantità quasi speculari agli albori dell'Universo, materia e antimateria sono andate incontro a destini differenti dopo il Big Bang. Alla fine di uno scontro titanico, l'antimateria ha avuto la peggio e nel Cosmo odierno è quasi del tutto scomparsa. Le ragioni di questa sparizione, senza la quale l'Universo come lo conosciamo oggi, esseri umani compresi, non esisterebbe, rappresentano uno degli interrogativi ancora irrisolti della scienza.



Per risolvere questo enigma, grazie all'Agenzia Spaziale Italiana sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è stato collocato uno speciale cacciatore di antimateria, AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), ancorato come una scialuppa di salvataggio.



Se nel Cosmo l'antimateria scarseggia, sulla Terra i ricercatori del CERN di Ginevra sono, tuttavia, in grado di produrla in laboratorio. Per effettuare le misure, gli atomi di antiidrogeno, una volta prodotti, vengono isolati e intrappolati in una speciale gabbia magnetica, e manipolati un poco alla volta. Una procedura necessaria, quando si effettuano queste misure di precisione. Se, infatti, gli atomi di antiidrogeno entrassero in contatto con la loro controparte speculare di materia, sparirebbero entrambi in un lampo di luce ad alta energia, in un processo che gli scienziati chiamano annichilazione. Un processo che è avvenuto anche nell'Universo appena nato.



"Operare con antiprotone e positrone (la controparte dell'elettrone nell'antimateria ndr), è relativamente facile, perché sono elettricamente carichi. Ma - spiega Jeffrey Hangst -, quando li combiniamo per formare l'antiidrogeno neutro, le cose si complicano. Per questo, abbiamo dovuto ideare una speciale trappola magnetica".



Il gruppo di ALPHA ha già in programma di effettuare misure ancora più accurate in futuro. Lo scopo è capire in che misura materia e antimateria possono comportarsi in maniera diversa. E con quali conseguenze sulle nostre conoscenze del mondo fisico.

 

Leggi su Nature l’articolo “Observation of the 1S–2S transition in trapped antihydrogen

 

Nella foto: l’esperimento ALPHA per lo studio dell’antimateria, al CERN, dove è stata misurata una transizione fra stati energetici in un atomo di anti-idrogeno. Crediti: Maximilien Brice / CERN