Antimateria al microonde

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Misurate per la prima volta alcune proprietà di un atomo d’antimateria, e in particolare di un antidrogeno. A realizzare l’esperimento, i cui risultati sono pubblicati sull’ultimo numero di Nature, gli scienziati della collaborazione ALPHA, al CERN. In alto, una rappresentazione schematica della porzione dell’esperimento ALPHA nella quale gli antidrogeni vengono sintetizzati e intrappolati. In basso, il grafico del potenziale elettrico nella trappola.

Ormai non c’è dubbio, i maghi dell’antimateria sono loro: gli scienziati della collaborazione ALPHA del CERN. Poco più di un anno fa erano riusciti a imbrigliarne 38 atomi. L’estate scorsa avevano infranto un altro record, riuscendo a tenere in trappola atomi di antidrogeno per 16 interminabili minuti. E ora, per la prima volta nella storia, sono finalmente riusciti a studiarli e a manipolarli, questi anti-atomi confinati così a fatica. Una tappa fondamentale per arrivare a confrontare, in modo puntuale e preciso, le proprietà degli atomi di materia ordinaria e di quelli “anti”. Come ci sono riusciti? Con le microonde.

«Per decenni, gli scienziati hanno sognato di poter studiare le proprietà intrinseche degli anti-atomi, nella speranza d’imbattersi in indizi che potessero aiutarli a trovare risposte a domande fondamentali sul nostro universo», dice uno degli autori dell’articolo pubblicato oggi su Nature, Mike Hayden, ricercatore alla Simon Fraser University e membro della collaborazione ALPHA. «A metà del secolo scorso, i fisici stavano sviluppando e utilizzando le tecniche a microonde per studiare gli atomi ordinari, come l’idrogeno. Ora, a 60 o 70 anni di distanza, abbiamo avuto la possibilità di assistere alle prime interazioni fra le microonde e un anti-atomo».

In particolare, Hyden e colleghi sono riusciti a invertire – irradiandoli con microonde finemente regolate in frequenza in modo da raggiungere una condizione detta di “risonanza interna” – lo spin dei positroni (gli anti-elettroni) di atomi di antidrogeno confinati magneticamente nella trappola per antimateria di ALPHA. E l’inversione dello spin ha fatto sì che gli anti-atomi venissero espulsi dalla trappola. «Questo esperimento dimostra che è possibile applicare la spettroscopia a microonde anche a entità così diabolicamente difficili da gestire come gli anti-atomi», spiega un altro scienziato del teamWalter Hardy, della University of British Columbia.

L’ambizione, per la collaborazione ALPHA, è quella di arrivare a misurare un anti-spettro: lo spettro dell’antidrogeno. Spettro che, stando ai principi fondamentali della fisica, dovrebbe essere identico a quello dell’idrogeno. «L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’Universo», osserva Jeffrey Hangst, il portavoce di ALPHA, «e la sua struttura ci è ormai estremamente chiara. Adesso abbiamo finalmente una chiave d’accesso anche alla verità dell’antidrogeno. I due sono diversi? È ancora prematuro rispondere, ma ora possiamo affermare con certezza che il tempo ce lo saprà dire».

Per saperne di più:

Guarda su INAF-TV il servizio video di Stefano Parisini, “Risonanza magnetica per l’antimateria”:

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