Il CERN ha catturato l’antimateria

I ricercatori del CERN di Ginevra, l’Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare, sono riusciti a produrre e a “intrappolare” per alcune frazioni di secondo degli atomi di antidrogeno. Grazie a progressi come questo, i fisici confidano di approfondire le loro conoscenze sull’antimateria, una cosa complicata che non vediamo, e sul suo rapporto con la materia, quella con cui siamo fatti noi e tutte le cose che ci stanno intorno, più facile.

L’antimateria o la sua mancanza rimangono uno dei più grandi misteri per la scienza. La materia e la sua controparte sono identiche ma hanno carica differente, e si annichilano quando si incontrano. Al momento del Big Bang, la materia e l’antimateria dovrebbero essere state prodotte in quantità uguali. Tuttavia, sappiamo che il nostro mondo è fatto di materia: l’antimateria sembra essere scomparsa. Per scoprire che cosa le sia successo, gli scienziati utilizzano diversi sistemi per capire se una piccola differenza nelle proprietà della materia e dell’antimateria possa portare a una valida spiegazione.

Per condurre le loro ricerche, i fisici hanno deciso di utilizzare un elemento che conoscono molto bene come l’atomo di idrogeno, costituito da un protone e da un elettrone. I ricercatori hanno poi ipotizzato l’esistenza di una sua controparte, l’antidrogeno, costituito da un antiprotone e da un positrone, che sarebbe l’opposto di un elettrone.

I primi tentativi per isolare l’antidrogeno furono condotti negli anni Novanta e nel 1995 i ricercatori del CERN riuscirono a produrre nove atomi di questo elemento. Ma la loro durata era limitata a meno di un milionesimo di secondo, perché non appena l’antidrogeno entrava in contatto con l’idrogeno si annichiliva, in pratica si annullava.

Grazie a un’altra serie di esperimenti, nel 2002 i ricercatori scoprirono la possibilità di produrre grandi quantità di antidrogeno, cosa che apriva la strada a un maggior numero di studi e approfondimenti sulle proprietà dell’antimateria.

Gli atomi di antidrogeno vengono prodotti nel vuoto al CERN, ma sono tuttavia circondati dalla comune materia. Poiché la materia e l’antimateria si annichilano quando si incontrano, gli atomi di antidrogeno hanno un periodo di vita molto breve. Questo può essere comunque allungato utilizzando alcuni campi magnetici molto forti e complessi che consentono di intrappolare gli atomi di antidrogeno ed evitare che vengano subito in contatto con la materia. L’esperimento ALPHA ha dimostrato che è possibile trattenere gli atomi di antidrogeno in questo modo per quasi un decimo di secondo: un tempo lungo a sufficienza per studiarli.

L’esperimento ALPHA ha portato alla creazione di diverse migliaia di atomi di antidrogeno e, scrivono i ricercatori in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Nature, in 38 casi i tempi di permanenza degli atomi sono stati sufficienti per consentire ai fisici di studiarne le proprietà. Il nuovo progresso è solo una parte di uno studio molto più ampio che impegna da decenni centinaia di scienziati in tutto il mondo, che vogliono capire quale sia il ruolo dell’antimateria e in che modo possa condizionare la materia.