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Ricerca, svelato al Cern un nuovo tassello sull’antimateria

Dall'Italia e dal MondoRicerca, svelato al Cern un nuovo tassello sull’antimateria

(Adnkronos) – Svelato al Cern un nuovo tassello sull’antimateria: cade come la materia perché è soggetta alla forza di gravità. La scoperta è arrivata dalla collaborazione scientifica dell’esperimento Alpha al Cern, di cui fa parte anche l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Il team di scienziati della collaborazione Alpha è riuscito a realizzare, nel corso della presa dati del 2022, la prima osservazione diretta degli effetti della gravità sul moto degli atomi di antidrogeno. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature del 28 settembre. Si tratta della prima misura di interazione gravitazionale tra materia e antimateria, in questo caso atomi di antidrogeno, nel campo di gravitazione terrestre. Il valore ottenuto è compatibile, dentro gli errori sperimentali, con le previsioni della relatività generale.  

Germano Bonomi, professore all’Università di Brescia, associato all’Infn e membro della Collaborazione Alpha spiega che “sebbene l’interazione gravitazionale tra materia e antimateria sia stata oggetto di speculazioni teoriche sin dalla scoperta di quest’ultima nel 1928, è la prima volta che un esperimento mostra di essere sensibile agli effetti della gravità su atomi di antimateria, in particolare di antidrogeno”. “È una misura a cui la comunità dell’Antimatter Factory al Cern – spiega inoltre Bonomi – sta lavorando da quasi due decenni e come collaborazione Alpha siamo quindi molto contenti di esserci finalmente riusciti”. Nell’apparato sperimentale utilizzato per la misura, chiamato Alpha-g, gli atomi di antidrogeno, una volta creati, vengono intrappolati, grazie a un campo magnetico, in una trappola verticale, tra due bobine che determinano rispettivamente le barriere di potenziale magnetico inferiore e superiore.  

La strategia sperimentale è basata sul bilanciamento della forza gravitazionale con quella magnetica ed è concettualmente semplice: intrappolare e accumulare atomi di antidrogeno nella regione desiderata, per poi rilasciarli lentamente abbassando i potenziali magnetici superiore e inferiore della trappola verticale, e cercare quindi di misurare qualsiasi influenza della gravità sul loro movimento quando fuggono e si annichilano sulle pareti dell’apparato. L’effetto della gravità si manifesta come una differenza nel numero di eventi di annichilazione dagli antiatomi che sfuggono attraverso la parte superiore o inferiore della trappola.  

“È stato appassionante partecipare a questa ricerca, e in un laboratorio come il Cern dove è possibile trovare i migliori scienziati e le migliori scienziate al mondo” commenta Marta Urioni, dottoranda dell’Università di Brescia e membro della collaborazione Alpha. “Ho potuto contribuire sia alla fase sperimentale di raccolta dei dati, sia a quella dell’analisi per l’estrazione del risultato che, dentro gli errori sperimentali, è in linea con quanto atteso dalla Relatività generale” aggiunge Urioni.  

Gli scienziati sottolineano che dal momento che esistono scenari teorici che prevedono una violazione seppure molto piccola dell’accelerazione di gravità tra materia e antimateria, dopo aver determinato il segno e la grandezza approssimativa dell’accelerazione, i prossimi anni saranno dedicati a migliorare la misura sperimentale.  

“Il livello di precisione non è ancora tale da dire qualcosa di nuovo sulla gravità rispetto a quanto già sappiamo” spiega Simone Stracka, ricercatore dell’Infn di Pisa e membro della collaborazione Alpha. “In futuro – osserva – la sfida sarà quella di verificare con maggior precisione le previsioni teoriche”. “Oltre alla nostra collaborazione Alpha, anche altri esperimenti al Cern, come AEgIS e Gbar, stanno portando avanti questo tipo di ricerca e quindi ci aspettiamo presto nuovi progressi” conclude Stracka. 

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