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Antimateria: Dove si trova e come produrla- Parte 3 di 7

Il 16 Maggio 2011, con l’ultima missione dello Space Shuttle STS-134, è stato agganciato alla stazione spaziale il satellite AMS 02 (Alpha Magnetic Spectrometer) progettato per rilevare anche l’antimateria. Lo strumento è così potente da essersi meritato l’appellativo di HST dei raggi cosmici (GCR: Galactic Cosmic Rays). Riesce ad identificare antiparticelle con una precisione di 1 parte su 1 miliardo con energie compresa tra i 100 MeV e i 5 TeV, misurando contemporaneamente la Carica, Velocità, Energia e Direzione del Moto. Per quanto riguarda la formazione dell’antimateria nell’universo i raggi cosmici rivestono un ruolo rilevante. Non sono solo fotoni di varie energie ma sono costituiti anche da particelle in moto relativistico. L’energia cinetica di quest’ultime particelle viene trasformata in una cascata di particelle a seguito di enormi incidenti cosmici.

Dei protoni lanciati a velocità relativistiche, nel girovagare casuale nello spazio, possono incontrare altri protoni in quiete nell’universo. Nello spazio interstellare e intergalattico è presente del gas primordiale di idrogeno e quindi protoni, quando si scontrano si viene a formare una cascata di particelle fra cui antimateria ovvero un antiprotone. Questi urti avverrebbero in ogni parte dell’universo, sebbene il flusso naturale sia estremamente tenue, il sottofondo di raggi cosmici (GCR) si traduce in una fonte infinita di antimateria fatta di antiprotoni. La trasformazione dell’energia cinetica dei raggi cosmici in antimateria non è processo efficiente e difatti solo 1 su 1000 protoni prodotti da questi urti si trasforma in un antiprotone (10^-3 ¯H/H). Dato che le energie in gioco dei raggi cosmici sono elevatissime, anche se non con produzioni significative si assiste ad una vera e propria nucleosintesi. Ci si attende una bassa produzione secondaria di antielio dall’interazione di raggi cosmici con mezzo intergalattico, corrispondente a 10⁻¹⁴ nel rapporto ¯He/He. Per il Carbonio (C) il rapporto ¯C/C previsto, a seguito di produzione secondaria di ¯C, scende a circa 10⁻⁵⁸.

In media i raggi cosmici sono in grado di produrre complessivamente un flusso nell’universo pari a 3 Antiprotoni per metro quadrato al secondo. Questo flusso medio si osserva in ogni direzione dell’universo ed è stato valutato che nel sistema solare entrerebbe un flusso di circa 1 Kg di antimateria ogni secondo. Dato che occupa un volume ridotto, ben pochi grammi raggiungono la Terra ogni anno. Il flusso di antimateria che entra nel sistema è modulato dall’attività solare. Il vento solare rallenta la velocità dei raggi cosmici riducendo il tasso di formazione. Il flusso di antimateria risulta così modulato con il ciclo di 11 anni agganciato all’attività solare, quando il Sole si trova al suo massimo il flusso diminuisce e ritorna ad aumentare in presenza del minimo. Se l’antimateria raggiunge la Terra, con una direzione e velocità opportuna, può essere catturata dal campo magnetico del nostro pianeta. La bassa velocità radiale di trasporto della magnetosfera e la bassa densità della materia attorno alla terra permette un lungo tempo di vita medio dell’antimateria superiore ad un anno, un tempo così lungo che permette un’amplificazione della sua presenza per accumulo.