Viviamo in un universo fatto di materia. I fisici vogliono sapere perché la materia ha sostituito il suo gemello di antimateria e questa settimana la collaborazione ALPHA al CERN ha fatto un passo in avanti per svelare il mistero.
ALPHA, un esperimento collaborativo internazionale istituito nel 2005, è stato progettato per intrappolare e misurare le particelle di antiidrogeno con un esperimento appositamente progettato. Sta riprendendo da dove il suo predecessore antimateria, ATHENA, ha interrotto. L'attenzione è rivolta all'antiidrogeno perché l'idrogeno è l'elemento più diffuso nell'universo e la sua struttura è estremamente nota agli scienziati.
Ogni atomo di idrogeno ha un elettrone in orbita attorno al suo nucleo. Sparare luce sugli atomi eccita l'elettrone, facendolo saltare in un'orbita più lontana dal nucleo prima che si rilassi e ritorni alla sua orbita di riposo emettendo luce nel processo. La distribuzione di frequenza di questa luce emessa è nota; è stato misurato con precisione e, nel nostro universo fatto di materia, è unico per l'idrogeno.
La fisica di base impone che il gemello di antimateria dell'idrogeno, l'antiidrogeno, dovrebbe essere ugualmente riconoscibile avendo uno spettro identico. Cioè, se tutto ciò che sappiamo sulla fisica delle particelle è giusto. Catturare e misurare lo spettro dell'antiidrogeno è l'obiettivo principale del gruppo ALPHA.
ALPHA ha adottato le prime modeste misure di antiidrogeno. Nell'apparato ALPHA, l'antiidrogeno è intrappolato da una disposizione di magneti che influenzano il campo magnetico degli atomi. Le microonde sintonizzate su una frequenza specifica mirata su questi atomi di antiidrogeno ribaltano il loro orientamento magnetico, liberandoli. L'antidrogeno liberato incontra l'idrogeno mentre fuoriesce e i due si annichilano l'un l'altro, lasciando un modello ben noto nei rivelatori di particelle che circondano l'apparato.
L'apparato ha catturato prove delle orbite di salto dell'elettrone in un atomo di antiidrogeno dopo che la radiazione a microonde ha cambiato il suo stato interno. Il risultato dimostra ulteriormente la validità dell'approccio di ALPHA, dimostrando che l'apparato ha controllo e sensibilità sufficienti per eseguire con successo l'esperimento per cui è stato progettato. In futuro, ALPHA si concentrerà sul miglioramento della precisione delle sue misurazioni a microonde per scoprire lo spettro anti-idrogeno usando i laser.
I risultati entusiasmanti sono stati difficili da ottenere in quanto l'antidrogeno non esiste in natura. È prodotto nell'apparato ALPHA da antiprotoni che sono essi stessi prodotti nel deceleratore di antiprotoni e positroni da una fonte radioattiva. E deve avere un livello di energia abbastanza basso da rimanere intrappolato per le misurazioni. Ma funziona e potrebbe dare ai fisici la chiave di cui hanno bisogno per capire il mistero dell'universo primordiale.
Fonte: CERN
