I fisici del CERN hanno scoperto che l'antimateria cade verso il basso, non verso l'alto. Certo, sembra una cosa ovvia, ma gli scienziati fino ad oggi non hanno potuto confermare che l'antimateria reagisce alla gravità allo stesso modo della materia ordinaria. Il nuovo esperimento fornisce finora la risposta migliore.
L'antimateria è molto simile alla materia che compone tutto ciò che ci circonda, con una differenza importante: le sue particelle hanno carica elettrica opposta. E questa semplice distinzione ha alcune importanti implicazioni: ogni volta che una particella e un'antiparticella si incontrano, si annichilano (annichilano) a vicenda.
Fortunatamente per noi esseri basati sulla materia, l'antimateria è estremamente rara nell'universo, ma nessuno sa perché.
Il big bang avrebbe prodotto una uguale quantità di materia e antimateria, il che avrebbe portato alla distruzione di tutti i contenuti dell'universo miliardi di anni fa. Il fatto che esistiamo oggi mostra che qualche incognita ha creato uno squilibrio a favore della materia ordinaria.
Pertanto, i fisici stanno studiando da vicino l'antimateria per vedere se ci sono altre differenze tra essa e la materia ordinaria, oltre alla carica, che potrebbero spiegare lo squilibrio. Il modello standard dice che non dovrebbero esserci altre differenze, quindi se gli scienziati trovano qualcosa, potrebbe aprire un nuovo mondo della fisica.
Ciò significa che gli scienziati devono letteralmente tornare alle origini per studiare l'antimateria. Ad esempio, ogni elemento assorbe ed emette luce a diverse lunghezze d'onda, creando una firma unica chiamata spettro di emissione. L'antimateria dovrebbe avere lo stesso spettro della materia, ma è stato solo nel 2016 che gli scienziati del CERN hanno finalmente testato questo. In effetti, è stato riscontrato che l'antiidrogeno ha lo stesso spettro dell'idrogeno.
Come l'antimateria reagisce alla gravità è un'altra domanda apparentemente semplice che ha richiesto anni per essere studiata.
Può sembrare che dovremmo già saperlo, ma la maggior parte delle volte l'antimateria è sospesa in trappole elettromagnetiche per impedirle di annientarsi con la materia. Ci si aspetta che l'antimateria risponda alla gravità allo stesso modo della materia ordinaria, ma c'è una piccola possibilità che non lo faccia e potrebbe invece cadere verso l'alto.
Per testare questa idea, un team di fisici ha posizionato antiprotoni e ioni idrogeno caricati negativamente in un dispositivo elettromagnetico chiamato trappola di Penning. Una volta all'interno, le particelle seguono un percorso ciclico e, misurando la loro frequenza, gli scienziati possono calcolare il loro rapporto carica-massa. Questo rapporto dovrebbe essere lo stesso sia per le particelle di materia che per le particelle di antimateria, ma qualsiasi differenza sarà spiegata dalle differenze nella loro interazione con la gravità.
In effetti, gli scienziati hanno scoperto che materia e antimateria reagiscono allo stesso modo alla gravità. Almeno entro l'incertezza sperimentale, che è entro il 97 percento dell'accelerazione gravitazionale subita dalle particelle. Secondo i ricercatori, questo è quattro volte più accurato rispetto agli esperimenti precedenti.
Tuttavia, questo lascia ancora spazio a una nuova fisica. Altri esperimenti testano l'interazione dell'antimateria con la gravità utilizzando un approccio molto più semplice: far cadere particelle di antimateria da un'altezza e osservare cosa succede loro. Se questi esperimenti mostrano risultati diversi dall'esperimento attuale, potrebbe suggerire una fisica oltre il modello standard.
Il nuovo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
2022-02-06 19:09:37
Autore: Vitalii Babkin