Gli scienziati del CERN ottengono il controllo storico sulle particelle di antimateria

Gli scienziati dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) hanno raggiunto un traguardo fondamentale per la comprensione dell'universo: un team internazionale di ricercatori ha controllato per la prima volta lo spin di un singolo antiprotone. Questo successo, parte dell'esperimento BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment), aiuta gli scienziati a studiare l'antimateria, uno dei più grandi misteri della fisica moderna. Il dottor Jack Devlin dell'Imperial College di Londra, membro del team, ha spiegato che, sebbene controllare atomi e molecole sia comune, farlo con l'antimateria è estremamente complesso. Questo livello di controllo permette di esaminare in dettaglio le proprietà fondamentali di queste rare particelle. Il lavoro è stato riconosciuto come uno dei migliori progressi dalla rivista Physics World. L'antimateria è l'immagine speculare della materia normale: un antiprotone ha la stessa massa di un protone ma carica opposta. Quando si incontrano, materia e antimateria si annichiliscono rilasciando energia, il che rende estremamente difficile immagazzinarle e studiarle. Per studiare l'antiprotone, il team ha utilizzato una trappola di Penning criogenica, che impiega temperature bassissime e campi elettromagnetici per isolare e stabilizzare la particella, a volte per mesi o anni. I ricercatori si sono concentrati sullo "spin", che fa agire la particella come una minuscola calamita, utilizzandolo come sistema a due livelli. Attraverso campi elettromagnetici sintonizzati con precisione, il team è riuscito a invertire lo spin, un processo noto come controllo coerente. Un aspetto notevole dell'esperimento è la stabilità del controllo: lo spin dell'antiprotone è rimasto stabile per oltre 50 secondi, consentendo numerose misurazioni. Questa ricerca mira a rispondere alla domanda sul perché l'universo sia fatto quasi esclusivamente di materia, nonostante il Modello Standard preveda che il Big Bang abbia creato quantità uguali di materia e antimateria. Controllando lo spin, il team BASE può misurare le proprietà magnetiche dell'antiprotone con una precisione almeno 16 volte superiore, focalizzandosi sul fattore g; una discrepanza tra protoni e antiprotoni potrebbe rivoluzionare la fisica. Il progetto, che vede una collaborazione mondiale, è stato presentato sulla rivista Nature. Il team BASE prevede ora test ancora più sensibili per verificare se le leggi della natura trattino materia e antimateria in modo identico, il che potrebbe condurre a una teoria che supera il Modello Standard. La capacità di guidare un antiprotone segna un passo storico per la scienza quantistica, inserendosi nel programma dell'Imperial College sulle prove quantistiche della fisica fondamentale.