Alcuni dei più grandi misteri della cosmologia riguardano l'antimateria, ma è difficile da studiare perché è molto difficile da ottenere in laboratorio. Ora, un gruppo di fisici ha delineato un nuovo modo relativamente semplice per creare antimateria, puntando due laser l'uno verso l'altro per riprodurre le condizioni vicino a una stella di neutroni, convertendo la luce in materia e antimateria.
Fondamentalmente, l'antimateria sembra semplice: è proprio come la materia ordinaria, tranne per il fatto che le sue particelle hanno la carica opposta. Tuttavia, questa differenza fondamentale ha alcune importanti implicazioni: se materia e antimateria si incontrano, si annichilano a vicenda con uno scoppio di energia.
In effetti, avrebbe dovuto distruggere l'universo miliardi di anni fa, ma ovviamente non è stato così. Allora come ha fatto la materia a dominare? Cosa ha fatto pendere la bilancia a suo favore? E dove è finita tutta l'antimateria?
Sfortunatamente, a causa della scarsità e dell'instabilità dell'antimateria, è difficile trovare risposte a queste domande. L'antimateria viene creata naturalmente in condizioni estreme come fulmini o vicino a buchi neri e stelle di neutroni, nonché artificialmente su oggetti enormi come il Large Hadron Collider.
Ma ora i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per produrre antimateria in piccoli laboratori. Sebbene il team debba ancora costruire il dispositivo, le simulazioni mostrano che questo principio è fattibile.
Il nuovo dispositivo prevede il lancio di due potenti laser su un blocco di plastica. Questo blocco sarà attraversato da minuscoli canali larghi solo micrometri. Quando ogni laser colpisce un bersaglio, accelera una nuvola di elettroni nel materiale e li fa volare, finché non si scontrano con una nuvola di elettroni che si allontana dall'altro laser.
Questa collisione produce molti raggi gamma e, a causa dei canali estremamente stretti, è più probabile che anche i fotoni si scontrino tra loro. Questo, a sua volta, genera flussi di materia e antimateria, in particolare elettroni e il loro equivalente di antimateria, i positroni. Infine, i campi magnetici attorno al sistema focalizzano i positroni in un raggio di antimateria e lo accelerano a energie estremamente elevate.
"Tali processi possono aver luogo, tra le altre cose, nella magnetosfera delle pulsar, cioè stelle di neutroni in rapida rotazione", afferma l'autore dello studio, Alexei Arefiev. "Con il nostro nuovo concetto, tali fenomeni potrebbero essere simulati in laboratorio, almeno in una certa misura, permettendoci di comprenderli meglio".
Il team afferma che il nuovo metodo è molto efficace, produce 100.000 volte più positroni di un singolo laser e che i laser di input non devono essere molto potenti. Il fascio di antimateria risultante può raggiungere un'energia di 1 gigaelettronvolt (GeV) a una distanza di soli 50 micrometri, che di solito richiede acceleratori di particelle su larga scala.
Al momento, il concetto rimane irrealizzato, ma il team sostiene che le tecnologie per implementarlo esistono già in alcuni siti. Ciò potrebbe fornire nuove informazioni sulle condizioni estreme intorno ai buchi neri e alle stelle di neutroni e potenzialmente aiutarci a svelare il mistero cosmico dell'antimateria.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Communications Physics.
2021-07-27 05:17:07
Autore: Vitalii Babkin