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L’antimateria è influenzata dalla gravità allo stesso modo della materia 

La materia è soggetta all’attrazione gravitazionale. La relatività generale di Einstein aveva predetto che anche l'antimateria sarebbe caduta sulla Terra allo stesso modo. Tuttavia, finora non c’erano prove sperimentali dirette che lo dimostrassero. L'esperimento ALPHA al CERN è il primo esperimento diretto ad aver osservato l'effetto della gravità sul movimento dell'antimateria. I risultati escludevano l’“antigravità” repulsiva e sostenevano che la gravità influenza la materia e l’antimateria in modo simile. È stato osservato che gli atomi di antiidrogeno (un positrone in orbita attorno a un antiprotone) cadevano sulla Terra allo stesso modo degli atomi di idrogeno.  

L'antimateria è composta da antiparticelle (positroni, antiprotoni e antineutroni sono antiparticelle di elettroni, protoni e neutroni). Materia e antimateria si annichilano completamente quando entrano in contatto lasciando dietro di sé energia.  

La materia e l'antimateria furono create in quantità uguali nell'universo primordiale dal Big Bang. Tuttavia, attualmente non troviamo antimateria in natura (asimmetria materia-antimateria). La materia domina. Di conseguenza, la comprensione delle proprietà e del comportamento dell’antimateria è incompleta. Per quanto riguarda l'effetto della gravità sul movimento dell'antimateria, la teoria generale della relatività aveva previsto che anche l'antimateria avrebbe dovuto essere influenzata in modo simile, ma non c'erano osservazioni sperimentali dirette per confermarlo. Alcuni avevano addirittura sostenuto che, a differenza della materia (che è soggetta all’attrazione gravitazionale), antimateria potrebbe essere soggetto ad una ripugnante "antigravità" che è stata esclusa dai risultati recentemente pubblicati dell'esperimento ALPHA del CERN.  

Il primo passo è stato quello di realizzare antiatomi in laboratorio e di controllarli per evitare che incontrassero la materia e si annichilassero. Può sembrare facile, ma ci sono voluti più di tre decenni per farlo. I ricercatori si sono concentrati sugli atomi di antiidrogeno come sistema ideale per studiare il comportamento gravitazionale dell’antimateria perché gli atomi di antiidrogeno sono particelle di antimateria elettricamente neutre e stabili. Il gruppo di ricerca ha preso antiprotoni carichi negativamente prodotti in laboratorio e li ha legati con positroni carichi positivamente da una fonte di sodio-22 per creare atomi di antiidrogeno che sono stati successivamente confinati in una trappola magnetica per prevenire l’annichilazione con gli atomi della materia. La trappola magnetica è stata disattivata per consentire agli atomi di antiidrogeno di fuoriuscire in modo controllato in un apparato verticale ALPHA-g e sono state misurate le posizioni verticali in cui gli atomi di antiidrogeno si annichilano con la materia. I ricercatori hanno intrappolato gruppi di circa 100 atomi di antiidrogeno. Hanno rilasciato lentamente gli antiatomi di un gruppo in un periodo di 20 secondi riducendo la corrente nei magneti superiore e inferiore. Hanno scoperto che la proporzione di antiatomi esistenti nella parte superiore e inferiore corrispondeva ai risultati relativi agli atomi delle simulazioni. Si è anche scoperto che l'accelerazione di un atomo di antiidrogeno era coerente con la ben nota accelerazione dovuta a gravità tra la materia e la Terra, suggerendo che l'antimateria è soggetta alla stessa attrazione gravitazionale della materia e non ad alcuna "antigravità" repulsiva.  

Questa scoperta rappresenta una pietra miliare nello studio del comportamento gravitazionale dell’antimateria.  

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Fonte:   

  1. CERN 2023. Notizie – L'esperimento ALPHA al CERN osserva l'influenza della gravità sull'antimateria. Pubblicato il 27 settembre 2023. Disponibile su https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Accesso effettuato il 27 settembre 2023. 
  1. Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. Osservazione dell'effetto della gravità sul moto dell'antimateria. Natura 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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