La lucentezza del laser può aiutare a risolvere il mistero perché nell'universo c'è meno antimateria della materia ordinaria.
Per la prima volta, i fisici hanno dimostrato che gli atomi di antimateria sembrano emettere la stessa luce degli atomi di materia ordinaria. Uno studio più accurato aiuterà a risolvere il mistero del perché l'antimateria è meno.
Per ogni particella di materia ordinaria, c'è una particella di antimateria simile con la stessa massa, ma la carica elettrica opposta. Ad esempio, il positrone e l'antiprotone sono antiparticelle di un elettrone e un protone.
Quando una particella incontra un'antiparticella, si distruggono a vicenda, emettendo un flusso di energia. Un grammo di antimateria annulla un grammo di sostanza e libera circa due riserve di energia, derivate dal lancio di una bomba atomica su Hiroshima. (Non preoccuparti del pericolo, visto che gli scienziati sono ancora molto lontani dalla creazione di un grammo di antimateria).
Rimane un mistero perché c'è più materia che antimateria. Il modello standard della fisica delle particelle elementari (la migliore descrizione di come si comportano i blocchi costitutivi dell'Universo) suggerisce che il Big Bang avrebbe dovuto crearli in numero uguale.
Gli scienziati vorrebbero saperne di più sull'antimateria, vedere le differenze nel suo comportamento e capire perché è così piccolo. Uno degli esperimenti chiave sarà l'uso di laser per gli atomi di antimateria, che possono assorbire ed emettere luce allo stesso modo degli atomi di materia ordinaria. Se gli atomi di anti-idrogeno emettono uno spettro diverso di luce rispetto agli atomi di idrogeno, tali differenze spettrali creeranno idee su altri motivi della loro differenza. Per la prima volta, i ricercatori hanno utilizzato i laser per condurre analisi spettrali di atomi di idrogeno.
"Lo chiamerei il Santo Graal della fisica dell'antimateria", ha detto il coautore dello studio Jeffrey Hungst, un fisico dell'Università di Aarhus in Danimarca. "Ho lavorato per più di 20 anni per far sì che ciò accada e il progetto è stato finalmente lanciato".
Gli scienziati hanno sperimentato l'antiidrogeno, che è l'atomo più semplice dell'antimateria, poiché l'idrogeno è l'atomo più semplice della materia ordinaria, costituito da un antiprotone e un positrone.
L'estrazione di una quantità sufficiente di antimateria per la sperimentazione si è dimostrata difficile. Per creare atomi di antiidrogeno, gli scienziati hanno mescolato circa 90.000 antiprotoni con 1,6 milioni di positroni (antielettroni), che hanno dato circa 25.000 atomi di anti-idrogeno. Per l'esperimento è stato utilizzato l'apparecchio ALPHA-2, un generatore di antimateria e un sistema di cattura situato presso l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) in Svizzera.
Dopo aver creato gli atomi, è necessario "trattenerli con molta attenzione", ha detto Khangst. L'antiidrogeno è elettricamente neutro e quindi non può essere tenuto in posizione per mezzo di campi elettrici, e "è necessario tenerlo lontano dalla materia, perché ha bisogno di condizioni di vuoto". La temperatura migliore dell'antimateria è vicina allo zero assoluto (meno 459,67 gradi Fahrenheit o meno 273,15 gradi Celsius), quindi è più lento e più facile da tenere. Gli scienziati hanno anti-idrogeno in campi magnetici molto forti. "Ora riusciamo a contenere circa 15 atomi di idrogeno", afferma Hungst.
Hanno poi un anti-idrogeno ad azione laser, provocando la liberazione degli atomi. Gli scienziati hanno misurato lo spettro: 10 al decimo grado.
Ora gli spettri di luce di idrogeno e antiidrogeno sono simili tra loro. Tuttavia, una misurazione più accurata aiuterà a identificare le differenze tra materia e antimateria, che potrebbero scoprire il mistero della perdita di antimateria e portare a cambiamenti rivoluzionari nel modello standard. "Possiamo cambiare le regole del lavoro", afferma Hungst.
