Scoperta rivoluzionaria: rilevare l'antimateria in tempo reale!

Scoperta rivoluzionaria: rilevare l'antimateria in tempo reale!

I ricercatori del CERN hanno compiuto progressi significativi nella ricerca sull’antimateria utilizzando i fotosensori degli smartphone per annientare l’antimateria in tempo reale. Questa tecnologia innovativa, sviluppata per la cooperazione internazionale AEgIS, proviene da scienziati dell'Università Tecnica di Monaco (TUM). Con l'aiuto di questi nuovi dispositivi, la ricerca rileva le annichilazioni di antiprotoni con una precisione impressionante di quasi 0,6 micrometri, migliorando i metodi precedenti di un fattore 35. Questi progressi sono cruciali poiché la collaborazione AEgIS mira a misurare con precisione la caduta libera dell'antiidrogeno nel campo gravitazionale terrestre, cosa che in precedenza era possibile solo con enormi sfide tecniche.

Viene generato un getto orizzontale di antiidrogeno, la cui distanza di caduta verticale viene misurata utilizzando un deflettometro Moiré. Il dottor Francesco Guatieri, responsabile dello studio, evidenzia la necessità di un rilevatore ad alta risoluzione spaziale. L’implementazione di 60 chip per smartphone nell’Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM) è la chiave per raggiungere questa elevata precisione. In precedenza, le lastre fotografiche venivano utilizzate come unico modo per misurare con precisione, ma senza la possibilità di effettuare misurazioni in tempo reale. La nuova soluzione ha già superato con successo i test sugli antiprotoni e viene ora applicata all’antiidrogeno. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances e segnano un passo cruciale nella ricerca sull’antimateria.

Le basi dell'antimateria

L'antimateria ha la stessa massa della materia ma ha carica elettrica e spin opposti. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità dovrebbe influenzare la materia e l'antimateria in modo identico. Tuttavia, finora non è stata effettuata alcuna misurazione diretta della velocità di caduta dell'antimateria perché la produzione e la cattura dell'antimateria sono associate a notevoli difficoltà. La collaborazione AEgIS presso l'Antiproton Decelerator (AD) del CERN ha recentemente pubblicato un documento fondamentale in *Communications Physics* che descrive una pietra miliare nella produzione di antiidrogeno.

Nuove tecniche sviluppate nel 2018 hanno consentito la produzione pulsata di atomi di antiidrogeno, consentendo una tempistica precisa della loro formazione. Il portavoce dell'AEgIS Michael Doser ha osservato che questa è la prima volta che si verifica la formazione pulsata di antiidrogeno in momenti rilevanti. L'antiidrogeno è ed è stato prodotto e studiato esclusivamente al CERN, rendendolo ideale per testare gli effetti della gravità e le proprietà fondamentali dell'antimateria.

Prospettive future

I primi resoconti di produzione di antiidrogeno a basso consumo energetico risalgono al 2002, grazie alle collaborazioni ATHENA e ATRAP. La collaborazione ALPHA ha fatto progressi nella produzione, manipolazione e cattura di quantità maggiori di antiidrogeno. AEgIS ha utilizzato un processo di “scambio di carica” attivato da un impulso laser per generare antiidrogeno, consentendo la determinazione del tempo con un’incertezza di circa 100 ns. Sono necessari ulteriori passaggi per misurare l’influenza della gravità sull’antimateria, tra cui la formazione di un getto pulsato, l’aumento della quantità di antiidrogeno e il raffreddamento degli atomi.

Nei prossimi anni gli esperimenti ALPHA, AEgIS e GBAR prevedono di misurare la velocità di caduta degli antiatomi con una precisione dell'1%. Questi progetti sono strettamente legati al nuovo sincrotrone ELENA, che produce antiprotoni a bassissima energia. Anche se i fisici ritengono improbabile che l’antimateria subisca un’attrazione gravitazionale opposta rispetto alla materia, misurazioni precise potrebbero rivelare sottili differenze.