Prodotto per la prima volta un fascio di atomi di anti idrogeno

[Red Hanuman]

L' esperimento ASACUSA al CERN è riuscito per la prima volta nella produzione di un fascio di atomi di anti-idrogeno.

In un articolo pubblicato oggi in Nature Communications, il gruppo di lavoro ASACUSA segnala l'individuazione univoca di 80 atomi di anti idrogeno, 2,7 metri a valle della produzione, dove l'influenza perturbante dei campi magnetici utilizzati inizialmente per produrre gli antiatomi è piccola.

Questo risultato è un passo significativo verso la spettroscopia iperfine precisa degli atomi di anti idrogeno.
L'antimateria primordiale finora non è mai stata osservata nell'universo, e la sua assenza rimane un grande enigma scientifico. Tuttavia, è possibile produrre quantità significative di anti-idrogeno negli esperimenti del CERN mescolando antielettroni (positroni) e antiprotoni bassa energia prodotti dal deceleratore di antiprotoni.

Gli spettri di idrogeno e anti-idrogeno dovrebbero essere identici, quindi ogni piccola differenza tra loro aprirebbe immediatamente una finestra nuova nella fisica, e potrebbe aiutare a risolvere il mistero dell'antimateria .
Con il suo singolo protone accompagnato da un solo elettrone, l'idrogeno è il più semplice atomo esistente, e uno dei sistemi investigati con maggiore precisione e meglio compresi nella fisica moderna.
Così confronti di atomi di idrogeno e anti idrogeno costituiscono uno dei migliori modi per eseguire test di alta precisione sulla simmetria tra materia e antimateria.

Materia e antimateria si annichilano immediatamente quando si incontrano, così a parte la creazione di anti-idrogeno, una delle principali sfide per i fisici è quello di mantenere gli antiatomi lontano dalla materia ordinaria.
Per fare ciò, gli esperimenti approfittano delle proprietà magnetiche dell'anti idrogeno (che sono simili a quelle dell'idrogeno) e utilizzano campi magnetici non uniformi molto forti per intrappolare gli antiatomi abbastanza a lungo per studiarli.
Purtroppo, i forti gradienti di campo magnetico degradano le proprietà spettroscopiche degli (anti) atomi. Per consentire una spettroscopia netta e ad alta risoluzione, il gruppo di lavoro ASACUSA ha sviluppato un innovativo set-up per trasferire atomi anti idrogeno in una regione in cui possono essere studiati in volo, lontano dal forte campo magnetico.

"Gli atomi di anti idrogeno non hanno carica, ed è stata una grande sfida trasportarli lontano dalla loro trappola. I nostri risultati sono molto promettenti per gli studi ad alta precisione di atomi di anti idrogeno, in particolare la struttura iperfine, una delle due proprietà spettroscopiche più conosciute dell'idrogeno.
La misura nell'anti idrogeno permetterà un test molto sensibile della simmetria materia / antimateria.
Saremo lieti di riprovare questa estate con un set-up ancor più migliorato", dice Yasunori Yamazaki del RIKEN, Giappone, uno dei team leader della collaborazione ASACUSA.
Il prossimo passo per l'esperimento ASACUSA sarà quello di ottimizzare l'intensità e l'energia cinetica dei raggi di anti idrogeno, per capire meglio il loro stato quantico.

I progressi degli esperimenti con antimateria al CERN sono accelerati negli ultimi anni.
Nel 2011, l'esperimento ALPHA ha annunciato la cattura di atomi di anti idrogeno per 1000 secondi e segnalato l'osservazione delle transizioni iperfini negli antiatomi intrappolati nel 2012.
Nel 2013, l'esperimento ATRAP ha annunciato la prima misurazione diretta del momento magnetico del antiprotone con una precisione frazionaria di 4,4 parti su un milione.

Articolo originale QUI.

[davide1334]

interessante questione red,ma cosa vuole dire in sostanza " intrappolare gli antiatomi abbastanza a lungo per studiarli"? anche isolandoli hanno comunque una scadenza? come funziona la cosa?

[alexander]

interessante questione red,ma cosa vuole dire in sostanza " intrappolare gli antiatomi abbastanza a lungo per studiarli"? anche isolandoli hanno comunque una scadenza? come funziona la cosa?

credo che tutto funzioni sul fatto che non possono toccare materia ordinaria e, in base alla meccanica quantistica e al principio di indeterminazione, non e' facile tenere troppo a lungo un atomo intrappolato in uno spazio molto piccolo...

[Red Hanuman]

credo che tutto funzioni sul fatto che non possono toccare materia ordinaria e, in base alla meccanica quantistica e al principio di indeterminazione, non e' facile tenere troppo a lungo un atomo intrappolato in uno spazio molto piccolo...

Più o meno. Sono atomi non ionizzati, e quindi difficili da mantenere in una "bottiglia magnetica", che è l'unico modo per tenere separato materia e antimateria...

[Danilo]

Grande Red
Una domanda. Questa ricerca sicuramente è fondamentale per risolvere uno dei più grandi misteri della fisica: come mai l'Universo ora è popolato quasi completamente dalla materia. Però mi domandavo, in quei milionesimi di secondo in cui la materia ha prevalso sull'antimateria, l'Universo non era ancora popolato da particelle elementari? Cioè se non erro si dovrebbero essere annichiliti tra loro i mattoni stessi delle particelle atomiche che conosciamo (protoni, elettroni), quindi non sono proprio le stesse condiizioni e la stessa antimateria di allora, o sbaglio?
In ogni caso sono davvero sorpeso che siano riusciti a contenere antimateria, non credevo fosse possibile, cioè in teoria qualsiasi atomo di materia ordinaria che incontra dovrebbe farla annichilire, no?

[Red Hanuman]

Grande Red
Una domanda. Questa ricerca sicuramente è fondamentale per risolvere uno dei più grandi misteri della fisica: come mai l'Universo ora è popolato quasi completamente dalla materia. Però mi domandavo, in quei milionesimi di secondo in cui la materia ha prevalso sull'antimateria, l'Universo non era ancora popolato da particelle elementari? Cioè se non erro si dovrebbero essere annichiliti tra loro i mattoni stessi delle particelle atomiche che conosciamo (protoni, elettroni), quindi non sono proprio le stesse condiizioni e la stessa antimateria di allora, o sbaglio?
In ogni caso sono davvero sorpeso che siano riusciti a contenere antimateria, non credevo fosse possibile, cioè in teoria qualsiasi atomo di materia ordinaria che incontra dovrebbe farla annichilire, no?

Di fatto, l'antimateria è prodotta ex-novo, e non è quella primordiale. Le proprietà dovrebbero però essere le stesse, e quindi si potrà studiare la simmetria CP nel dettaglio, per capire cosa è successo...