Una singola particella di antimateria è stata intrappolata per mesi
L’antimateria è il gemello speculare della materia ordinaria: stessa massa, carica opposta. Il problema è che nel momento in cui una particella di antimateria incontra la sua controparte ordinaria, entrambe svaniscono in un lampo di energia. Questa annichilazione ha reso l’antimateria notoriamente difficile da studiare: puoi produrla, ma riesci a malapena a trattenerla. Ora un team della Northwestern University, negli Stati Uniti, ha fatto qualcosa che sembra quasi impossibile: ha mantenuto un singolo positrone — la versione di antimateria dell’elettrone — intrappolato e isolato per mesi.
Il lavoro è stato pubblicato il 21 ottobre su Physical Review Letters. I ricercatori hanno confinato il positrone all’interno di una trappola appositamente progettata e lo hanno raffreddato a uno stato quantistico prossimo allo zero assoluto, la temperatura più fredda fisicamente possibile. In quello stato la particella non aveva contatto con la materia ordinaria, quindi non poteva annichilarsi. Invece di scomparire in microsecondi, è sopravvissuta per mesi, abbastanza a lungo perché gli scienziati potessero controllare e osservare il suo stato con straordinaria precisione.
Perché è importante? Perché l’universo è sbilanciato. Il Big Bang avrebbe dovuto produrre uguali quantità di materia e antimateria, che si sarebbero annientate a vicenda lasciando un cosmo pieno di nulla tranne la luce. Eppure eccoci qui, fatti di materia. Qualcosa deve aver alterato l’equilibrio, e i fisici sospettano che la risposta risieda in minuscole differenze tra materia e antimateria — differenze che solo esperimenti molto precisi possono rivelare.
Un positrone longevo e ben controllato è la sonda ideale per questa ricerca. Il team della Northwestern afferma che la sua particella intrappolata fornisce la piattaforma sperimentale più rigorosa finora per testare la simmetria tra elettroni e positroni. Se i due non sono immagini speculari perfette — se le loro proprietà differiscono anche in modo minuscolo — è in questo tipo di esperimento che emergerebbe.
Il risultato indica anche una più ampia ondata nella fisica di precisione. In tutto il mondo, i ricercatori stanno spingendo le misurazioni a nuovi estremi: orologi nucleari che ticchettano sui livelli energetici all’interno di un nucleo atomico anziché sui suoi elettroni esterni, e sensori quantistici in grado di rilevare segnali deboli che un tempo si ritenevano incommensurabili. Intrappolare l’antimateria per mesi appartiene alla stessa tendenza: l’arte di isolare una singola particella e ascoltarla con molta, molta attenzione.
Per i lettori lontani da un laboratorio di fisica, il guadagno pratico può sembrare remoto, ma la storia della misurazione di precisione suggerisce il contrario. Le tecniche sviluppate per intrappolare e raffreddare singole particelle hanno alimentato l’imaging medico, la scienza dei materiali e gli orologi che mantengono sincronizzati i satelliti di navigazione. Una migliore comprensione dell’antimateria potrebbe, a lungo termine, rimodellare il nostro modo di pensare ai più elementari costituenti dell’universo.
Per ora, il titolo è semplice e strano: un pezzo di antimateria, la sostanza che si distrugge al contatto con il nostro mondo, è stato mantenuto vivo in laboratorio per mesi. È una piccola particella in una piccola trappola — e un grande passo nel lungo sforzo umano di capire perché esista qualcosa.