Scienze

50.000 antiatomi

Creata per la prima volta una nube di antidrogeno. Che può sconvolgere la fisica.

50.000 antiatomi
Creata per la prima volta una nube di antidrogeno. Che può sconvolgere la fisica.

Quando l'antidrogeno incontra l'idrogeno, i due atomi esplodono (lasciando le strisce gialle e rosse).
Il gruppo al Cern ha creato ben 50.000 atomi di antidrogeno.
© Athena collaboration.
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Un gruppo di ricercatori (che comprende parecchi fisici italiani dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) ha creato un gruppo di atomi che potrebbe sconvolgere la fisica moderna. Per la prima volta, il gruppo di ricerca è riuscito a creare circa 50.000 atomi di antidrogeno con bassissima energia. Gli antiatomi sono costituiti dagli stessi componenti degli atomi normali, cioè elettroni e protoni. Ma ognuna di queste particelle ha carica di segno opposto: gli antielettroni (positroni) sono positivi, gli antiprotoni sono negativi. Il Modello Standard della fisica, su cui si basa la nostra rappresentazione di come le particelle elementari interagiscono, sostiene che atomi e antiatomi devono essere equivalenti e quindi comportarsi allo stesso modo in tutte le condizioni, come se fossero immagini allo specchio. I 50.000 atomi, ci dice la ricercatrice dell'INFN di Genova Gemma Testera a nome del gruppo italiano ATHENA (questo è il nome dell'esperimento) di cui è responsabile nazionale, sono ibernati a temperature bassissime; poche decine di gradi sopra lo zero assoluto, una condizione ideale per sottoporli ad alcuni importanti esperimenti.

Antidrogeno alla prova. Uno di questi riguarda la misura dell'energia dei positroni in orbita attorno agli antiprotoni. I corrispondenti valori per gli elettroni in orbita attorno ai protoni nel normale atomo di idrogeno sono stati determinati con estrema precisione. Se ci fossero differenze tra gli antiatomi di idrogeno e gli atomi normali, sarebbe messo in discussione un teorema importante della fisica delle particelle (che si chiama CPT, e descrive alcune caratteristiche delle particelle elementari e degli atomi). Con esso cadrebbe non solo il Modello Standard, ma l'intero approccio teorico alla descrizione delle interazioni fondamentali tra particelle elementari e tra atomi.

La bilancia degli antiatomi. Oltre a questo ci sono altre domande a cui si potrà dare risposta. Quanto pesa un antiatomo? Prosegue la ricercatrice: «L'antidrogeno con bassissima energia può essere sottoposto alla forza di gravità, per vedere se davvero pesa come l'idrogeno normale. Questo è quello che prevede la teoria della relatività generale di Einstein. Ma una teoria non può essere considerata definitiva fino a che non include effetti quantistici (che riguardano cioè i fenomeni fisici a livello degli atomi), e la teoria di Einstein non lo fa.

Molti tentativi di estensione della teoria di Einstein in questa direzione suggeriscono che la forza di gravità esercitata dalla Terra su un atomo di antidrogeno potrebbe essere diversa da quella esercitata su un atomo di idrogeno.

Perché vinse la materia? La risposta a queste domande contribuirà a chiarire uno dei misteri che riguardano l'origine dell'Universo: materia e antimateria erano presenti in parti uguali al momento della grande esplosione primordiale (Big Bang) dalla quale si è originato tutto ciò che ci circonda. Ma perché nel nostro universo ora non vediamo tracce di antimateria? Se materia e antimateria si comportano in modo così identico allora forse da qualche parte lontano da noi esistono antistelle o antigalassie... Oppure c'è qualche piccolissima differenza tra materia e antimateria che non abbiamo ancora capito?».

(Notizia aggiornata al 19 settembre 2002)

17 settembre 2002
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