Immaginate, in un mondo fatto di pura fantasia, di avere in mano dell’antimateria e di lasciarla cadere esattamente come fareste con un bicchiere o con qualsiasi altro oggetto di uso quotidiano: ci dovremmo aspettare che questa cada verso il pavimento oppure che faccia il contrario, cioè che “cada verso l’alto”? È proprio questa la domanda che da tempo si pongono gli esperti in (anti)materia, e la risposta è fresca fresca di pubblicazione: in questo caso l’antimateria si comporta in modo simile alla materia, è cioè soggetta alla forza gravitazionale in modo attrattivo. Il risultato era in parte atteso, anche perché l’osservazione opposta avrebbe sovvertito un punto fondamentale della teoria della relatività generale di Einstein, ma l’esperimento che ha permesso di ottenerlo e che è stato condotto al Cern di Ginevra costituisce di per sé una svolta: le difficoltà tecniche per la sua realizzazione, fino a ieri considerate praticamente insormontabili, sono state superate ed è stato finalmente possibile osservare direttamente l’antimateria mentre “cade”. I risultati sono stati pubblicati su Nature.
Perché nell’Universo c’è più materia che antimateria?
L’antimateria: l’altra faccia della materia
Ma che cos’è questa misteriosa antimateria? Per fare un esempio, l’antiparticella dell’elettrone è il positrone (da non confondere con il protone), che ha una massa identica a quella dell’elettrone ma carica opposta. Un atomo di antimateria quindi è costituito da positroni e da un nucleo di antiprotoni carichi negativamente. Ma se il nostro universo è costituito praticamente solo da materia (fatto che tra l’altro costituisce uno dei più grandi misteri della cosmologia), come è stata prodotta l’antimateria utilizzata nell’esperimento del Cern? Come spiega un news di Nature che ripercorre le varie fasi della pubblicazione, in realtà l’antimateria viene abitualmente prodotta in laboratorio durante esperimenti di collisione condotti all’interno degli acceleratori di particelle, come ad esempio il Large Hadron Collider del Cern. Il fatto è che a seguito della collisione si produce normalmente una coppia di particelle, una di materia e una di antimateria, e a cose normali queste due si annichiliscono a vicenda, trasformandosi in radiazione elettromagnetica ad elevata energia. Al Cern, tuttavia, esistono degli strumenti che consentono di “catturare” le particelle di antimateria prodotte all’interno degli acceleratori e di utilizzarle per la creazione di atomi di anti-idrogeno.
L’esperimento Alpha
Per l’esperimento in questione, chiamato Alpha (Antihydrogen Laser Physics Apparatus), gli atomi di anti-idrogeno così prodotti sono stati introdotti, sotto forma di gas, in una sorta di lungo cilindro progettato in modo tale da poter evitare il contatto dell’anti-idrogeno con la materia. Questa camera cilindrica è inoltre dotata di trappole magnetiche di intensità regolabile: abbassando l’intensità dei campi magnetici in corrispondenza delle due estremità (superiore e inferiore) i ricercatori hanno potuto permettere la fuoriuscita del gas costituito da anti-idrogeno. Per capire se questo fosse soggetto alla forza gravitazionale in modo analogo o in modo opposto rispetto alla materia i ricercatori ne hanno misurato la quantità in uscita, rispettivamente, dall’apertura inferiore e da quella superiore: circa l’80% del gas è uscito dall’apertura inferiore, a dimostrazione del fatto che sì, anche le molecole di anti-idrogeno vengono accelerate verso il basso a causa della forza di attrazione gravitazionale. Ossia, dal punto di vista della gravità il gas costituito da atomi di anti-idrogeno si comporta in modo paragonabile a quello che ci si aspetterebbe dal “normale” idrogeno gassoso. I fisici, insomma, possono tirare un sospiro di sollievo: al momento non hanno bisogno di rivedere tutte le leggi della teoria della relatività generale.
Via Wired.it
Crediti immagine: Maximilien Brice (CERN), via Wikimedia Commons (licenza CC BY-SA 3.0)
