22 Gennaio 2014, 07.44
Scienze

L'antimateria a portata di mano

di Redazione

Per la prima volta, con la collaborazione degli scienziati bresciani, al Cern di Ginevra è stato prodotto un fascio di atomi «anti-idrogeno»


L’esperimento Asacusa al Cern di Ginevra, al quale collaborano anche fisici italiani dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è riuscito per la prima volta a produrre un fascio di atomi di anti-idrogeno.
Il risultato è presentato in un articolo pubblicato ieri su Nature Communications, nel quale la collaborazione scientifica spiega di aver rivelato in modo inequivocabile 80 atomi di anti-idrogeno 2,7 metri a valle della sorgente.

“Il risultato appena pubblicato – spiega Luca Venturelli dell’INFN di Brescia e dell’Università di Brescia che coordina il gruppo italiano della collaborazione – rende molto più concreta e vicina la possibilità di realizzare misure di precisione con gli atomi di anti-idrogeno”.
“E sondare le caratteristiche dell’antimateria – prosegue Venturelli – può aiutare a risolvere uno dei grandi misteri della fisica moderna: la prevalenza di materia rispetto all’antimateria nell’universo visibile”.

Una tecnica innovativa.
Oggi è possibile produrre quantità significative di anti-idrogeno mescolando antielettroni (detti anche positroni) e antiprotoni a bassa energia prodotti dal deceleratore di antiprotoni del Cern.
La difficoltà però sta nel mantenere gli antiatomi prodotti lontano dalla materia ordinaria, per evitare che annichilino (materia e antimateria, infatti, quando entrano in contatto si annichilano vicendevolmente). 

Per fare ciò gli esperimenti hanno sfruttato finora le proprietà magnetiche dell’anti-idrogeno utilizzando campi magnetici fortemente non uniformi per “intrappolare” gli antiatomi abbastanza a lungo per studiarli.
Tuttavia, i campi magnetici perturbano questi sistemi di anti-atomi compromettendo così la precisione delle misure e quindi lo studio del loro comportamento.

Per consentire una spettroscopia pulita ad alta risoluzione, la collaborazione Asacusa ha sviluppato una tecnica innovativa: produrre un fascio di antiparticelle in modo da studiare gli antiatomi “in volo”, lontano dai campi magnetici.
A 2,7 metri di distanza dalla sorgente, infatti, l’influenza dei campi magnetici utilizzati inizialmente per produrre gli antiatomi è piccola, quindi lo stato del sistema subisce perturbazioni minime.

Perché studiare l’antimateria.
Al momento del Big Bang, materia e antimateria si sono prodotte in uguali quantità.
Ma noi oggi viviamo in un mondo fatto di materia e dell’antimateria primordiale non è mai stata trovata traccia.
La materia ha quindi prevalso sull’antimateria e l’origine di questa asimmetria non è nota.

Essendo composto da un singolo protone e un singolo elettrone, l’idrogeno è il più semplice atomo esistente e uno dei sistemi investigati con maggior precisione e meglio compreso nella fisica moderna.
Così confrontare atomi di idrogeno e anti-idrogeno costituisce uno dei modi migliori per eseguire test di alta precisione sulla simmetria tra materia e antimateria.

Gli spettri di idrogeno e anti-idrogeno sono previsti essere identici: ogni piccola differenza tra loro potrebbe aiutare a risolvere il mistero dell’asimmetria e aprire una finestra sulla “nuova fisica”.

Fonte: comunicato stampa
 


Commenti:
ID40604 - 22/01/2014 09:14:08 - (Dru) - Importante sapere

Se una parte di antimateria si annichilisce a contatto con della materia ordinaria, tutta la massa delle particelle ed antiparticelle annichilite viene convertita in energia. Questo processo permetterebbe di ottenere enormi quantità di energia da quantità molto piccole di materia ed antimateria, al contrario di quanto avviene invece per le reazioni nucleari e chimiche, dove a parità di massa di combustibili utilizzati viene prodotta una quantità di energia molto più piccola. La reazione di 1 kg di antimateria con 1 kg di materia produce 1,8×1017 J di energia (in base all'equazione E=mc²). Per contro, bruciare 1 kg di petrolio fornisce 4,2×107 J, mentre dalla fusione nucleare di 1 kg di idrogeno si otterrebbero 2,6×1015 J. In altre parole, l'annichilazione della materia con l'antimateria produce circa 70 volte l'energia prodotta dalla fusione nucleare dell'idrogeno in elio e quattro miliardi di volte l'energia prodotta dalla

ID40605 - 22/01/2014 09:18:48 - (Dru) -

fusione nucleare dell'idrogeno in elio e quattro miliardi di volte l'energia prodotta dalla combustione del petrolio.A livello teorico, dato che l'energia prodotta dall'annichilimento materia/antimateria è nettamente superiore a quella prodotta da altri sistemi propulsivi, il rapporto tra peso del carburante e spinta prodotta sarebbe estremamente vantaggioso. L'energia ottenibile dalla reazione di pochi grammi di antimateria con altrettanti di materia sarebbe sufficiente a portare una piccola navicella spaziale sulla Luna.

ID40606 - 22/01/2014 09:19:50 - (Dru) -

Generare un singolo atomo di antimateria è immensamente difficile e dispendioso, di conseguenza non la si può considerare una fonte di energia. Per produrre antimateria sono necessari acceleratori di particelle ed enormi quantità di energia, molto superiori a quella rilasciata dopo l'annichilazione con la materia ordinaria, rendendo di fatto l'impresa energeticamente ed economicamente non conveniente. La cifra per produrre 10 milligrammi di positroni è stata stimata in 250 miliardi di dollari, equivalenti a 25.000 miliardi di dollari per grammo.La NASA fece una stima di 62.500 miliardi di dollari per produrre un grammo di antidrogeno, considerandolo quindi il materiale più costoso da produrre. Secondo le stime del CERN, la produzione di un miliardesimo di grammo di antiparticelle (il quantitativo utilizzato negli esperimenti) è costato alcuni milioni di Franchi svizzeri.

ID40607 - 22/01/2014 09:20:53 - (Dru) -

Se fosse possibile produrre e allo stesso tempo immagazzinare facilmente antimateria, il suo uso potrebbe estendersi anche allo smaltimento dei rifiuti compresi quelli ad elevata tossicità come le scorie nucleari con grande produzione di energia. Tuttavia, a meno che non vengano scoperte fonti naturali di antimateria (la NASA ha anche valutato la possibilità di raccogliere con campi magnetici l'antimateria che si forma spontaneamente nelle fasce di van Allen attorno alla terra o attorno ai grandi pianeti come Giove), il suo possibile sfruttamento rimarrà una mera curiosità scientifica.

ID40608 - 22/01/2014 09:25:38 - (Dru) - Fonte Wikipedia

"Antimateria come fonte di energia", scritto soprattutto per mostrare agli scettici che lo strumento c'è, eccome, poi certo è l'uomo che lo utilizza, ma prima di utilizzarlo l'uomo lo ha progettato e fondato.

ID40611 - 22/01/2014 10:12:09 - (Dru) -

Quando la politica Abbandonerà le inutili posizioni di difesa nei confronti di un mondo, quello delle ideologie, al tramonto, quando la politica, aiutata in questo dal sottosuolo della filosofia del nostro tempo, riconoscerà il flusso storico e non si farà condurre ma condurrà, allora sarà grande politica e il politico illuminato agirà affinché la produzione indefinita di scopi scavalchi, come è necessario che sia, la produzione di un solo scopo.

ID40619 - 22/01/2014 18:18:01 - (GGA) - Complimenti

Grande traguardo ottenuto dagli studiosi e grande commento di DRU.complimenti per tutti.

ID40623 - 23/01/2014 06:59:26 - (genpep) -

bravo Dru, un commento chiaro ed esaustivo. ho finalmente capito a cosa servono questi esperimenti.

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