La scoperta del Cern: "L'antimateria cade come la materia ordinaria"

L'antimateria cade come la materia ordinaria, è cioè soggetta all'attrazione della gravità come la materia ordinaria. La straordinaria scoperta arriva dalla prima osservazione diretta di atomi di antidrogeno in caduta libera, fatta al Cern nell'esperimento Alpha, al quale l'Italia partecipa con l'Infn (Istituto Nazionale Fisica Nucleare). La scoperta, pubblicata su Nature, fa cadere anche l'ipotesi che l'assenza osservabile di antimateria nell'universo, sia dovuta ad un comportamento inverso dell'antimateria rispetto alla gravità.

Le parole degli autori della ricerca

"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 - racconta uno degli autori della ricerca il fisico Germano Bonomi, dell'Università di Brescia, ricercatore dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e membro della collaborazione Alpha - È una misura a cui la comunità scientifica del Cern sta lavorando da quasi due decenni e siamo quindi molto contenti di esserci finalmente riusciti", aggiunge.

L'esperimento

Per l'esperimento Alpha, l'antidrogeno è stato contenuto in un'alta camera a vuoto cilindrica con una trappola magnetica variabile, chiamata Alpha-g. che cattura gli atomi di antidrogeno mantenendoli in posizione grazie al campo magnetico prodotto da due bobine situate alle estremità superiore e inferiore. Gli atomi accumulati vengono poi rilasciati lentamente abbassando l'intensità del campo magnetico: a questo punto si può osservare da che parte "cadono", misurando qualsiasi influenza della forza di gravità sul loro movimento.

I ricercatori hanno ripetuto l'esperimento più di una dozzina di volte, variando l'intensità del campo magnetico, sia in cima e in fondo alla trappola, per escludere possibili errori. Hanno poi osservato che, quando i campi magnetici indeboliti erano esattamente bilanciati in alto e in basso, circa l'80% degli atomi di antidrogeno si annichiliva sotto la trappola, risultato coerente con il comportamento di una nube di idrogeno nelle stesse condizioni. Quindi, la gravità stava causando la caduta dell'antidrogeno.

"È stato appassionante partecipare a questa ricerca, il risultato è in linea con quanto atteso dalla relatività generale", afferma la coautrice dello studio Marta Urioni, dell'Università di Brescia e membro della collaborazione Alpha. "Il livello di precisione non è ancora tale da dire qualcosa di nuovo sulla gravità rispetto a quanto già sappiamo", aggiunge un altro autore della ricerca, Simone Stracka, ricercatore dell'Infn e membro di Alpha. "In futuro la sfida sarà verificare con maggior precisione le previsioni teoriche. Anche altri esperimenti al Cern stanno portando avanti questo tipo di ricerca e quindi ci aspettiamo presto nuovi progressi".

I passi futuri

Gli autori dello studio, oltre a perfezionare la misurazione dell'effetto della gravità, stanno anche studiando come l'antidrogeno interagisce con la radiazione elettromagnetica attraverso la spettroscopia.

"Se l'antidrogeno fosse in qualche modo diverso dall'idrogeno, sarebbe una cosa rivoluzionaria perchè le leggi fisiche, sia della meccanica quantistica che della gravità, dicono che il comportamento dovrebbe essere lo stesso - ha affermato lo scienziato Jonathan Wurtele dell’Università di Berkeley - tuttavia, non lo si può sapere finchè non si fa l'esperimento".