ROMA – Osservare l’antimateria per un tempo sufficientemente lungo a comprenderne i comportamenti fisici è stato possibile all’acceleratore LHC, Large Hadron Collider, del Cern di Ginevra, in Svizzera, dove l’esperimento Alpha ha confinato circa 300 anti-idrogeno in un forte campo magnetico per ben 16 minuti. A capo del progetto Jeffrey Hangst, dell’università di Aarhus, in Danimanca, che ha osservato: “Abbiamo studiato cosa succede agli atomi quando sono nella ‘trappola’, come si muovono e con quale energia e velocità”.
I risultati ottenuti dalla ricerca, e pubblicati sulla rivista Nature, sono straordinari: l’antimateria fu ipotizzata nel 1930 dal fisico inglese Paul Dirac e da anni è possibile osservare il positrone, cioè la particella fondamentale equivalente all’elettrone, da cui differisce per la carica positiva, ma solo recentemente all’Lhc è stato creato ed osservato il primo atomo di antimateria, l’anti-idrogeno. L’antimateria al di fuori della trappola non sarebbe osservabile, poiché questi atomi hanno masse uguali a quelle dei loro corrispettivi nella materia, ma carica elettrica opposta e quando una particella entra in contatto con la sua antiparticella si annichilano in un’esplosione che libera ingenti quantità di energia.
“Con soli 38 atomi è stato difficile, ma con 300 cominciamo ad avere un numero significativamente valido da analizzare. Stiamo ottenendo molte informazioni da come si comportano nella trappola”, ha osservato Hangst, che nei mesi precedenti era riuscito a confinare 38 atomi di anti-idrogeno in una trappola per 172 secondi, poco più di 2 minuti, mentre ora ha annunciato lo studio di un campione di 309 anti-idrogeno confinati per ben 1000 secondi, poco più che 16 minuti, tempo sufficiente affinché gli atomi si dispongano nel loro stato fondamentale, cioè con il positrone nella posizione più vicina al nucleo di antiprotone, come in un piccolissimo sistema planetario.
Quando viene creato l’anti-idrogeno si trova in uno stato eccitato, cioè con il positrone molto distante dal nucleo, situazione non utile hai ricercatori, come ha sottolineato Hangst: “non è quello eccitato lo stato che vogliamo studiare, a noi interessa lo stato fondamentale, ma affinché gli atomi si dispongano in tale stato sono necessarie alcune frazioni di secondo. Fissandoli per 1000 secondi possiamo essere sicuri che siano nello stato desiderato”.
Lo studio dell’antimateria da sempre affascina il mondo scientifico e fantascientifico: le potenzialità energetiche dell’antimateria ne fanno nella fantascienza il carburante ideale o pericolosissime bombe, infatti per 1 chilogrammo di antimateria che annichilisce con 1 chilogrammo di materia ordinaria corrisponde a 3 mila si scatena una potenza esplosiva superiore di 3 mila volte la bomba atomica che distrusse Hiroshima. Nel campo scientifico invece sarebbe interessante comprendere dove sia finita nell’universo l’antimateria prodotta nel big bang.
Le leggi fisiche di formazione dell’universo sono invarianti sia per la materia che per l’antimateria, dunque gli astrofisici sostengono che nell’esplosione del big bang, che ha dato origine all’universo, le quantità originate siano state le stesse, ma noi siamo in grado di osservare solo la materia ordinaria, e gli astrofisici non sono in grado di spiegare come questa simmetria tra materia ed antimateria sia stata rotta, formando l’universo così come lo conosciamo. Il risultato ottenuto da Hangst e dal suo team dunque permetterà per la prima volta nella storia della fisica di comprendere i comportamenti dell’antimateria, costituendo un nuovo strumento per la verifica delle teorie esistenti.