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CERN/ Alice nel paese dell’antimateria

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L’esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment)  L’esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment)

«Se sei aperto e umile, la matematica ti condurrà per mano. Molte e molte volte, quando ero in dubbio su come procedere, ho dovuto solo attendere finché ho sentito la matematica prendermi per mano. Ciò mi ha portato lungo un sentiero inaspettato dove si sono aperte nuove prospettive, un sentiero che conduceva a un nuovo territorio, dove si poteva preparare una base operativa da cui esaminare il panorama presente e pianificare il progresso futuro». Sono le parole con le quali il grande fisico e premio Nobel Paul Dirac – “l’uomo più strano del mondo” secondo il suo biografo Graham Farmelo – sintetizza il suo approccio alla conoscenza scientifica; quell’approccio che l’ha portato, sul finire degli anni ‘20 del secolo scorso, a prevedere l’esistenza e il comportamento dell’antimateria, in anticipo di qualche anno sulla effettiva scoperta, nel 1932, della prima antiparticella, il positrone (o antielettrone) che tutti ormai conosciamo, almeno di nome, attraverso l’esame clinico della PET (Tomografia a Emissione di Positroni).

Di antimateria si riparla in questi giorni per i risultati di un esperimento condotto al Cern di Ginevra da uno dei quattro grandi apparati sperimentali del superacceleratore LHC: è l’esperimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment), coordinato dal fisico italiano Paolo Giubellino, dove un team di fisici dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) ha verificato l’uguaglianza di una proprietà fondamentale di materia e antimateria nucleare, la massa, a un livello di precisione mai raggiunto prima. Grazie all’abbondante produzione di nuclei leggeri nelle collisioni tra nuclei pesanti di piombo – come hanno spiegato gli scienziati di ALICE sulla rivista Nature Physics - l’esperimento è riuscito a selezionare un campione di un milione di nuclei di antideuterio e di migliaia di nuclei dell’isotopo leggero dell’antielio, e a misurare la differenza di massa con i corrispondenti nuclei di materia.

Questa differenza, entro gli inevitabili margini sperimentali, è risultata pari a zero. La misura conferma la validità di una simmetria fondamentale della natura, la cosiddetta simmetria “CPT” (Carica, Parità, Tempo), in base alla quale se esiste un nucleo, allora esiste anche un antinucleo con la stessa massa, ma carica opposta. La questione dei nuclei è fondamentale in questa storia. Sì, perché la sola scoperta dell’esistenza delle antiparticelle non era sufficiente a dimostrare che col loro assemblaggio si poteva costruire tutta una struttura materiale analoga e simmetrica a quella della materia già nota: cioè non era detto che combinando antiprotoni e antineutroni si ottenesse un antinucleo e aggiungendo antielettroni si arrivasse all’antiatomo e così via. Si è dovuto attendere il 1965, quando sempre al Cern, un gruppo guidato da Antonino Zichichi ha scoperto un antinucleo di deuterio (il deuterio è un isotopo dell’idrogeno) e ne ha misurato la massa, ottenendo la prova sperimentale dell’esistenza dell’antimateria nucleare. In onore di Dirac, lo stesso Zichichi ha voluto che sul palco dell’aula magna del centro “Ettore Majorana” di Erice da lui fondato, campeggiasse una gigantografia della equazione di Dirac, da alcuni indicata come la più bella equazione della fisica.



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