CERN: Scienziati Intrappolano per la Prima Volta un Fascio di Antimateria

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Dopo anni di studi ed esperimenti, gli scienziati del CERN, di Ginevra sono riusciti per la prima volta a produrre un fascio di atomi di anti-idrogeno (l'equivalente in antimateria dell'idrogeno). In uno studio rilasciato oggi sul giornale scientifico Nature Communications, il team dell'esperimento ASACUSA spiega di aver rilevato con certezza 80 atomi di anti-idrogeno a 2.7 metri di distanza dalla sorgente che li ha prodotti. Questo risultato è un grandissimo passo in avanti verso il riuscire ad ottenere un'analisi spettroscopica completa dell'antimateria.

Uno dei motivi per cui gli scienziati sono così interessati all'antimateria riguarda la sua assenza nell'universo. Il motivo per cui abbiamo così tanta materia piuttosto che antimateria, rimane ancora oggi un mistero. E' possibile che la spiegazione si nasconda nelle caratteristiche stesse dell'antimateria, e così, gli scienziati stanno cercando di produrne una quantità sufficiente da poterla studiare, come si fa con la normale materia.
Gli atomi di anti-idrogeno vengono prodotti "mischiando" positroni (anti-elettroni) e antiprotoni a bassa energia, prodotti dal Deceleratore Antiprotonico.

Secondo le previsioni, lo spettro dell'idrogeno e quello dell'anti-idrogeno dovrebbero essere identici, quindi se rileviamo anche delle piccolissime differenze, questo aprirebbe le porte a tanta fisica nuova, e forse riusciremmo a risolvere il dilemma legato al dominio della materia.
Con un solo protone accompagnato da un solo elettrone, l'idrogeno è l'atomo più semplice nell'universo, ed è anche uno dei più studiati e meglio compresi sistemi nella fisica moderna. Per questo, riuscire a comparare l'idrogeno e l'anti-idrogeno costituirebbe uno dei modi migliori per mettere alla prova le nostre teorie intorno alla simmetria materia/antimateria (che prevede che le caratteristiche siano identiche, ma cambi solo la carica).

Come avrete già sentito, il contatto tra materia ed antimateria porta all'annichilimento immediato, quindi, oltre alla difficoltà di riuscire a creare l'anti-idrogeno, gli scienziati devono fare i conti anche con la difficoltà di far resistere l'anti-idrogeno per abbastanza tempo da eseguire test. Per farlo, gli esperimenti si basano sulle proprietà magnetiche dell'anti-idrogeno (che sono simili a quelle dell'idrogeno), e usano così campi magnetici non-uniformi, molto potenti, che possono intrappolare anti-atomi per abbastanza tempo da studiarli. Tuttavia, i fortissimi campi magnetici rendono molto difficili da ottenere le proprietà spettroscopiche degli anti-atomi. Per avere una spettroscopia pulita, ad alta risoluzione, la collaborazione ASACUSA ha sviluppato un set-up nuovo ed innovativo che permette di trasferire atomi di anti-idrogeno ad una regione dove possono essere studiati in volo, lontano dai forti campi magnetici.

"Gli atomi di anti-idrogeno non hanno una carica, ed è stata una grande sfida riuscire a trasportarli fino alla trappola. I nostri risultati sono molto promettenti per gli studi ad alta precisione sugli atomi di anti-idrogeno, particolarmente riguardo alla struttura iper-fine, che è una delle due proprietà meglio conosciute dello spettro dell'idrogeno. Stiamo aspettando con trepidazione di riprendere gli esperimenti quest'estate, quando avremmo anche un set-up ancor più performante." ha spiegato Yasunori Yamazaki, dell'acceleratore RIKEN, in Giappone, leader della collaborazione ASACUSA. Il prossimo passo per l'esperimento sarà ottimizzare l'intensità e l'energia cinetica dei raggi di anti-idrogeno, e cercare di capire meglio i loro stati quantistici.

Il progresso fatto con gli esperimenti sull'antimateria, presso il CERN, hanno subito una grande accelerazione negli anni recenti. Nel 2011, l'esperimento ALPHA aveva annunciato di essere riuscito a catturare atomi di anti-idrogeno per ben 1000 secondi, e di aver fatto poi osservazioni di transizioni iper-fini di anti-atomi intrappolati, nel 2012. Nel 2013 invece, l'esperimento ATRAP annuncio la prima misuraizone diretta del momento magnetico di un anti-protone, con una precisione frazionale di 4.4 parti per milione!

press.web.cern.ch/

Fonte articolo: www.link2universe.net/2014-01-21/cern-scienziati-intrappolano-per-la-prima-volta-un-fascio-di-anti...