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Antimateria: Caratteristiche e Storia - Parte 9 di 10

La crescita di complessità e di produzione di antimateria, comincia a farsi interessante nel 1995 quando al CERN di Ginevra, tramite il LEAR (Low Energy Antiproton Ring), vengono prodotti per la prima volta e rilevati, 9 atomi completi di antidrogeno insieme a vari nuclei di antideuterio (un isotopo dell’antidrogeno composto da un antiprotone e da un antineutrone). Per poter raggiungere questi risultati è occorsa molta energia e la temperatura di questi antiatomi è così elevata che il tempo di vita è brevissimo, sotto il milionesimo di secondo. Non si fa appena in tempo a costruire antiatomi di idrogeno che questi interagiscono con le pareti dell’apparato di misura comportando un’annichilazione.

Agli occhi dei non addetti al settore, può sembrare ridicolo tanto entusiasmo per questa scoperta che, per il tempo di vita, non ha nessuna utilità pratica, ma in realtà questi piccoli passi rappresentano la crescita della tecnologia e delle conoscenze dell’uomo di grande valore. Infatti, a piccoli passi, si ha una progressione costante di piccoli successi, e quello che sembrava impossibile pochi anni prima diventa una routine poco tempo dopo. Nel 1997, al CERN, tramite il progetto ATHENA (ApparaTus for High precision Experiments with Neutral Antimatter- apparato per esperimenti di alta precisione con antimateria neutra) si raggiunge delle prestazioni incredibili, da record: una produzione in massa di 100 antiatomi di antidrogeno al secondo. Per ottenere queste prestazioni viene ideata una trappola magnetica chiamata di Penning che permette di raccogliere, durante tutto il tempo degli esperimenti, circa 100.000 antiatomi.

Ma il risultato più evidente è che il tempo di vita ottenuto è decisamente migliorato, si arriva a pochi microsecondi. Grazie a queste nuove tecniche, al CERN, sempre con ATHENA, si può cominciare a permettersi di effettuare nuove scoperte bizzarre come quella del 2006, quando l’Italiano Evandro Lodi Rizzini, da uno scontro tra materia e antimateria realizza la prima reazione chimica conosciuta con produzione di un atomo esotico chiamato Protonio. Questo atomo, instabile, è composto da un protone e da un antiprotone, e la tecnica utilizzata è davvero intrigante. In una camera a vuoto si produce un fascio di Positroni (antielettroni) che si fanno avvicinare lentamente a molecole di idrogeno. Quando gli antielettroni si scontrano con gli elettroni periferici degli atomi, si annichiliscono lasciando un protone libero. Facendo avvicinare, con gli stessi meccanismi di trappole magnetiche, degli antiprotoni si realizzerebbe un legame di un protone e un antiprotone costruendo l’antiatomo esotico chiamato Protonio.

Un atomo simmetrico con orbite particolari (in quanto le due componenti hanno la stessa massa) ma instabile, dato che dopo un tempo tra 0,1-10 μsecondi, le sue componenti si autodistruggono a vicenda nel processo di annichilazione. Un passo decisivo nel miglioramento delle misure si ottiene il 17 Novembre del 2010, al solito CERN, questa volta tramite l’esperimento ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus). Si lavora con l’antimateria con grande naturalezza a tal punto che si è in grado di far scontrare un numero enorme di 10 Milioni di Antiprotoni con 700 Milioni di Positroni. Da questi scontri si generano migliaia di antiatomi di antidrogeno di cui 38 di essi vengono intrappolati in una bottiglia magnetica. Il tempo di vita, prima che vengano annichiliti dalle pareti dell’esperimento è da record, 172 millisecondi, come da record è il numero di anti atomi intrappolati. Benché non si sia raggiunto neanche un secondo e paragonato al tempo umano è solo un battito di ciglio, è un tempo enorme per la fisica, sufficiente ad effettuare delle misure più precise sulle proprietà dell’antimateria.