Scoperta del nucleo di antimateria più pesante: l'antiperidrogeno-4 al RHIC

RomeScienziati del Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) hanno scoperto un nuovo tipo di nucleo di antimateria chiamato antihyperhydrogeno-4. Questo nucleo è composto da quattro particelle di antimateria: un antiprotone, due antineutroni e un antiperone. La scoperta è stata fatta dal team della Collaborazione STAR dopo aver analizzato dati provenienti da sei miliardi di collisioni di nuclei atomici. Questo nucleo di antimateria è il più pesante trovato finora.

Per approfondire la scoperta, ecco un breve riassunto che ne sottolinea l'importanza:

• I componenti di antihyperhydrogeno-4 includono una particella inusuale chiamata antihyperon, specificamente un antilambda.
• I fisici di STAR avevano precedentemente rilevato nuclei di antimateria più leggeri, come l'antihypertritone e l'antielio-4.
• Questa ultima rilevazione ha richiesto l'emissione di quattro particelle di antimateria abbastanza vicine nello spazio e nel tempo da formare uno stato legato temporaneo.

Il team STAR ha individuato l'antiperidrogeno-4 analizzando i suoi prodotti di decadimento, principalmente antielio-4 e un pione (pi+). Nonostante sia stato difficile, hanno identificato circa 22 eventi possibili che potrebbero indicare questo raro antiperinucleo, stimando circa 16 rilevamenti effettivi.

Gli scienziati hanno scoperto un nuovo metodo per studiare le differenze tra materia e antimateria. Si ritiene che materia e antimateria abbiano le stesse proprietà fisiche tranne che per le cariche opposte, ma la maggior parte dell'universo è composta di materia. Gli esperimenti al RHIC, dove gli ioni pesanti collidono per creare sia materia che antimateria in quantità quasi uguali, potrebbero aiutare i ricercatori a capire perché c'è più materia che antimateria.

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Confrontando la durata di vita delle versioni di antimateria dell'iperidrogeno-4 e dell'ipertritone con le loro controparti di materia, i ricercatori non hanno rilevato differenze significative. Questo risultato supporta i modelli fisici attuali che presumono una simmetria tra materia e antimateria.

La conferma dei modelli attesi non risolve ancora il mistero del perché l'universo contenga più materia che antimateria. Questa questione irrisolta stimola ricerche continue. I piani futuri prevedono la misurazione di piccole differenze di massa tra particelle e antiparticelle per ottenere nuove conoscenze.

Questi esperimenti stanno contribuendo a comprendere le ragioni per cui l'universo è quello che è oggi, studiando le caratteristiche dettagliate dell'antimateria. La ricerca ha ricevuto il supporto dell'Ufficio della Scienza del DOE, della Fondazione Nazionale per la Scienza degli Stati Uniti e di varie organizzazioni internazionali. I principali centri di calcolo scientifico hanno fornito le risorse informatiche necessarie per questo studio approfondito, segnando un importante progresso nello studio dell'antimateria.