Trappole per gli anti-atomi

Sulla storia della scoperta dell'antimateria mi sono già soffermato, per cui non ripeto tutto il discorso, se non il ruolo centrale avuto dall'equazione di Dirac nel prevedere la sua esistenza e guidare verso la sua scoperta. Quello di cui voglio brevemente scrivere quest'oggi è un altro recupero dai miei archivi, in questo caso legati all'intrappolamento dell'antimateria, o per essere più precisi degli anti-atomi.
In generale è stato osservato che un atomo costituito da una particella e da una antiparticella risulta instabile: il loro legame, infatti, si rompe in un tempo dell'ordine dei microsecondi (10^-6 secondi, un 1 preceduto da 6 zeri prima della virgola). Per cui l'idea di realizzare un anti-atomo vero e proprio, cioè costituito completamente da antiparticelle, risultava molto intrigante, considerando che in questo caso ci si aspettava un legame più stabile. Ed effettivamente, sotto le opportune condizioni, è stato possibile catturare l'anti-idrogeno e farlo sopravvivere prima per un tempo di circa 172 ms (millisecondi, 10^-3 secondi), quindi per ben 1000 secondi! A compiere questa incredibile impresa è stata, tra il 2010 e il 2011, la collaborazione ALPHA del CERN presso l'LHC. Nel rilevatore della collaborazione sono stati fatti interagire degli antiprotoni con dei positroni e si è visto un po' cosa è successo a partire dallo studio delle tracce lasciate dalle particelle all'interno del rilevatore.
Sempre nel 2011 la collaborazione STAR preso il RHIC, un acceleratore di particelle che si trova nei dintorni di New York, è riuscita a compiere un'impresa analoga, ma con un atomo leggermente più pesante: l'elio. In questo caso, però, si parla di osservazione dell'anti-elio, ma tutto questo, in qualche modo, potrebbe supportare l'affascinante idea di un universo di antimateria che si sta sviluppando dall'altra parte della freccia del tempo.
Peccato che questa, al momento, è solo un'idea fantascientifica, non avendo ancora alcuna solida prova a supporto.

ALPHA Collaboration (2010). Trapped antihydrogen. Nature, 468(7324), 673-676. doi:10.1038/nature09610

ALPHA Collaboration (2011). Confinement of antihydrogen for 1,000 seconds. Nature Physics, 7(7), 558. doi:10.1038/nphys2025

STAR Colaboration (2011). Observation of the antimatter helium-4 nucleus. Nature, 473(7347), 353. doi:10.1038/nature10079

La chiralità alla base dell'universo

Non prevedevo di scrivere la versione italiana di un post sull'ultima news proveniente dal RHIC, ma mi è stato gentilmente chiesto, e provvedo ben volentieri. Inizio, però, con un piccolo cappello, alla fine del quale saprete che c'è anche un piccolissimo pezzetto (il doppio diminutivo è perché i firmatari del papero su arXiv sono veramente tanti) d'Italia in questa interessante scoperta.
Tutto nasce da un post, nel flusso twittero, di Annalisa Arci, in cui racconta, in maniera e con un approccio diverso rispetto a quanto segue (quindi vi conviene leggere anche quello) la storia della scoperta della Collaborazione STAR. Questo è, come abbiamo imparato grazie all'LHC, un grande esperimento cui lavorano qualche decina e decina di ricercatori tra fisici e ingegneri presso il RHIC, ovvero il Relativistic Heavy Ion Collider, acceleratore che si trova nelle campagne di New York. E qui, come forse qualcuno che mi segue da un po' avrà già intuito, si arriva al piccolo pezzo d'Italia presente oltreoceano. Ve l'ho sottolineato nella porzione di autori che metto qui sotto (foto scattata dopo aver stampato il papero):

Salvatore, questo il suo nome, è un amico. Ci siamo conosciuti durante il dottorato all'Università della Calabria e da qualche anno è a New York e lavora a delle robette divertenti legate al mondo delle particelle elementari come quelle che sto per raccontarvi. Partiamo dall'inizio: come ben sappiamo all'interno delle particelle che costituiscono i nuclei atomici, ovvero protoni e neutroni, ci sono delle ulteriori particelle elementari, i quark, che posseggono una carica frazionaria, che vengono messe in interazione una con l'altra dai gluoni, i bosoni dell'interazione nucleare. E' proprio grazie ai gluoni che è impossibile osservare un quark libero, per esempio, ma se andiamo ai primissimi istanti dell'universo, si suppone che esisteva uno stato della materia detto plasma di quark e gluoni. Grazie all'osservazione dei così detti jet di quark, abbiamo un certo grado di sicurezza che tale plasma è stato in qualche modo creato all'interno dei grandi acceleratori in funzione, proprio le grandi macchine citate prima, il RHIC e l'LHC, e in particolare nelle collisioni tra ioni pesanti.