Gli scienziati hanno fatto una scoperta fondamentale sull’antimateria, una sostanza misteriosa che abbondava all’inizio dell’Universo. L’antimateria è l’opposto della materia, da cui sono costituite stelle e pianeti. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature.
Entrambi sono stati creati in parti uguali nel Big Bang che ha formato il nostro Universo. Sebbene la materia sia ovunque, però, il suo opposto è ora terribilmente difficile da trovare.
L’ultimo studio ha scoperto che i due rispondono alla gravità allo stesso modo.
Per anni, i fisici si sono affannati per scoprire le loro differenze e somiglianze, per spiegare come è nato l’Universo.
Scoprire che l’antimateria si solleva in risposta alla gravità, invece di cadere, avrebbe fatto saltare in aria ciò che sappiamo della fisica.
Ora hanno confermato per la prima volta che gli atomi di antimateria cadono verso il basso. Ma lungi dall’essere un vicolo cieco scientifico, questo apre le porte a nuovi esperimenti e teorie. Cade alla stessa velocità, per esempio?
Durante il Big Bang, materia e antimateria avrebbero dovuto combinarsi e annullarsi a vicenda, lasciando solo luce. Il motivo per cui non lo hanno fatto è uno dei grandi misteri della fisica e scoprire le differenze tra i due è la chiave per risolverlo.
In qualche modo la materia vinse l’antimateria in quei primi momenti della creazione. Il modo in cui risponde alla gravità potrebbe essere la chiave, secondo la dott.ssa Danielle Hodgkinson, membro del gruppo di ricerca del Cern in Svizzera, il più grande laboratorio di fisica delle particelle al mondo.
“Non capiamo come il nostro Universo sia diventato dominato dalla materia e quindi questo è ciò che motiva i nostri esperimenti,” spiega la dott.ssa.
La maggior parte dell’antimateria esiste solo fugacemente nell’Universo, per frazioni di secondi. Quindi, per condurre gli esperimenti, il team del Cern aveva bisogno di realizzarlo in una forma stabile e duratura.
Il professor Jeffrey Hangst ha trascorso trent’anni a costruire una struttura per costruire meticolosamente migliaia di atomi di antimateria da particelle subatomiche, intrappolarli e poi rilasciarli.
“L’antimateria è semplicemente la cosa più bella e misteriosa che tu possa immaginare,” mi ha detto.
“Per quanto ne sappiamo, potresti costruire un universo proprio come il nostro con te e me, fatto solo di antimateria,” mi ha detto il professor Hangst.
“È semplicemente stimolante affrontarlo; è una delle domande aperte più fondamentali su cosa sia questa roba e come si comporta.”
Cos’è l’antimateria?
Cominciamo con cos’è la materia: tutto nel nostro mondo è costituito da essa, da minuscole particelle chiamate atomi.
L’atomo più semplice è l’idrogeno. È ciò di cui è composto principalmente il Sole. Un atomo di idrogeno è costituito da un protone carico positivamente al centro e da un elettrone carico negativamente che orbita attorno ad esso.
Con l’antimateria, le cariche elettriche sono il contrario.
Prendiamo l’antiidrogeno, che è la versione antimateria dell’idrogeno, utilizzata negli esperimenti del Cern. Ha un protone (antiprotone) caricato negativamente al centro e una versione positiva dell’elettrone (positrone) che orbita attorno ad esso.
Questi antiprotoni sono prodotti dalla collisione di particelle negli acceleratori del Cern. Arrivano al laboratorio di antimateria lungo tubi a velocità vicine a quella della luce. Questo è troppo veloce perché possano essere controllati dai ricercatori.
Il primo passo è rallentarli, cosa che i ricercatori fanno mandandoli attorno ad un anello. Ciò attira la loro energia, finché non si muovono a un ritmo più gestibile.
Gli antiprotoni e i positroni vengono poi inviati in un magnete gigante, dove si mescolano per formare migliaia di atomi di antiidrogeno.
Il magnete crea un campo che intrappola l’antiidrogeno. Se toccasse la parete del contenitore verrebbe immediatamente distrutto, perché l’antimateria non può sopravvivere al contatto con il nostro mondo.
Quando il campo viene spento vengono rilasciati atomi di antiidrogeno. I sensori rilevano quindi se sono caduti verso l’alto o verso il basso.
Alcuni teorici hanno predetto che l’antimateria potrebbe cadere verso l’alto, anche se la maggior parte, in particolare Albert Einstein nella sua teoria della Relatività Generale più di cento anni fa, affermano che dovrebbe comportarsi proprio come la materia e cadere verso il basso.
I ricercatori del Cern hanno ormai confermato, con il massimo grado di certezza finora, che Einstein aveva ragione.
Ma solo perché l’antimateria non cade verso l’alto, non significa che cada esattamente alla stessa velocità della materia.
Per i prossimi passi della ricerca, il team sta aggiornando il proprio esperimento per renderlo più sensibile, per vedere se c’è una leggera differenza nella velocità con cui cade l’antimateria. Se così fosse, potrebbe rispondere a una delle domande più grandi di tutte: come è nato l’Universo.