Da materia e antimateria ecco il protonio

Una convivenza durata pochissimo. Quasi immediatamente le particelle di materia e antimateria iniziarono infatti a scontrarsi e annichilirsi, trasformandosi in pura energia. Adesso, per la prima volta, l’uomo può affermare di aver indotto una reazione chimica fra materia e antimateria capace di produrre il protonio, formato da uno ione di idrogeno e da uno di anti-idrogeno, cioè da un protone e da un antiprotone. Il merito di questa scoperta, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters e che apre orizzonti di ricerca tanto estesi quanto imprevedibili, va alla collaborazione internazionale Athena, che vede coinvolti, tra gli altri, ricercatori dell’Infn (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) di Genova, Pavia e Brescia. L’esperimento Athena, una "fabbrica di antimateria" allestita presso il Cern di Ginevra, aveva già prodotto nel 2002 una "nuvola" di antimateria, costituita da alcune migliaia di atomi di anti idrogeno. Lo studio, pubblicato in passato dalla rivista Nature, indicava però una strana struttura che compariva nella distribuzione dei punti annichilazione dell’antimateria. "Alla fine del 2004 Athena ha smesso di prendere dati – racconta Evandro Lodi Rizzini, coordinatore dello studio appena pubblicato su Physical Review Letters -, ma l’analisi di quelli raccolti è proseguita e la ricerca è uno dei risultati di questa attività. E spiega proprio quella struttura allora misteriosa". In una nota ufficiale si legge come in Athena gli atomi di anti idrogeno venissero creati facendo entrare in contatto anti-protoni e anti-elettroni in un ambiente dove era stato fatto alto vuoto. In queste condizioni rimangono circa 10.000-100.000 molecole di idrogeno per centimetro cubo, contro i molti miliardi di miliardi di molecole che sarebbero presenti in un ambiente dove non fosse stato fatto il vuoto. "Probabilmente proprio queste molecole residue sono le responsabili del fenomeno che abbiamo osservato. Infatti – continua Evandro Lodi Rizzini – riteniamo che gli anti elettroni che vengono immessi nella camera da vuoto abbiano causato la ionizzazione di alcune molecole di idrogeno, sottraendo loro un elettrone. Queste molecole ionizzate (H2+) sarebbero poi state attratte dagli antiprotoni, che qui si possono considerare ioni di anti-idrogeno, e ne sarebbe seguita quella vera e propria reazione chimica che ha prodotto il protonio". Va precisato che già in passato è stata osservata la produzione di protonio, ma questa è la prima volta che si produce questa semplice e simmetrica struttura di materia e anti-materia, che assomiglia sia ad un atomo di idrogeno che a uno di anti-idrogeno, tramite una reazione chimica. Questo risultato apre la strada per la realizzazione di sorgenti di protonio di alta efficienza. Si potranno così studiare in dettaglio caratteristiche fondamentali di questa struttura, in particolare i livelli energetici al fine di poterli confrontare con modelli teorici.

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