L’atomo di anti-idrogeno possiede proprietà diverse da quello di idrogeno, tali da spiegare la scomparsa dell’antimateria? Crediti: ALPHA collaboration team (CERN)
Prima sapevamo che la carica elettrica dell’anti-idrogeno – la controparte dell’idrogeno nel regno dell’antimateria – è all’incirca zero, ovvero essenzialmente neutra. Ora, grazie a nuovi risultati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature dall’esperimento ALPHA-2 del CERN di Ginevra, sappiamo che la carica elettrica dell’anti-idrogeno è proprio zero, cioè neutra. La differenza è enorme: le nuove misure sono venti volte più precise delle precedenti, tali da permettere agli scienziati di restringere la lista degli indagati per il risolvere il complesso caso della scomparsa dell’antimateria in natura.
«I nostri risultati indicano che la carica elettrica dell’anti-idrogeno può essere esclusa come possibile risposta alla domanda su dove si nasconda l’antimateria», spiega Scott Menary della York University di Toronto, in Canada. «Il punto dell’esperimento era quello di cercare un indizio su come o dove la nostra comprensione della natura fosse sbagliata», prosegue Menary. «Manca qualcosa di fondamentale nelle nostre teorie, altrimenti materia e antimateria si sarebbero annientate l’un l’altra al momento del Big Bang, e non esisterebbe alcun Universo oggi. Le modalità con cui materia e antimateria interagiscono devono in qualche modo essere differenti».
Secondo il Modello Standard della fisica delle particelle, la carica dell’atomo di anti-idrogeno dovrebbe essere neutra, poiché composto da anti-protoni e anti-elettroni con cariche esattamente opposte rispetto a protoni ed elettroni che compongono l’idrogeno. Finora è stato difficile dimostrare questa ipotesi perché la produzione di antimateria e la misurazione delle sue proprietà sono attività sperimentalmente impegnative.
Crediti: ALPHA collaboration team (CERN)
Ora, grazie al recente potenziamento dell’esperimento ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus), i ricercatori della collaborazione scientifica che gestisce tale strumento al CERN di Ginevra sono riusciti a fornire forti evidenze della neutralità della carica dell’anti-idrogeno, migliorando di un fattore 20 la precisione della misura.
Inoltre, siccome anche la carica dell’anti-protone è nota con una precisione simile, questo risultato ha contribuito anche a elevare sensibilmente il limite sulla carica dell’anti-elettrone (noto anche come positrone).
Entrambi i risultati confermano le basi teoriche fondamentali del Modello Standard e pongono limiti stringenti entro i quali potrebbero esistere delle estensioni a tale modello. Si tratta comunque solo di un paio di tasselli andati al loro posto nel ben più ampio mosaico sulla natura dell’antimateria, ancora tutto da comporre.
«Ora andremo a indagare gli altri pezzi del puzzle, come ad esempio il colore della luce emessa dall’anti-idrogeno, per verificare se l’idrogeno e anti-idrogeno emettono luce nella stessa maniera» commenta Andrea Capra del TRIUMF, il Laboratorio nazionale di fisica nucleare canadese. «Stiamo lavorando anche sulla misurazione dell’accelerazione gravitazionale dell’anti-idrogeno per determinare se la materia e antimateria hanno lo stesso comportamento gravitazionale. I prossimi anni saranno veramente molto interessanti».