Risoluzione dei misteri sulla materia-antimateria: antiprotoni ultrafreddi rivoluzionano le misurazioni dei fisici

RomeFisici si sono a lungo interrogati sul motivo per cui nell'universo ci sia molta più materia che antimateria. Un recente progresso del team di ricerca BASE del CERN, guidato dal Dr. Stefan Ulmer dell'Università Heinrich Heine di Düsseldorf, apre nuove possibilità. I ricercatori hanno trovato un modo per raffreddare più velocemente gli antiprotoni, consentendo misurazioni estremamente precise della loro massa e delle loro proprietà magnetiche.

Ecco cosa significa in sintesi:

• Il nuovo metodo permette di raffreddare gli antiprotoni fino a 200 mK in soli otto minuti, rispetto alle 15 ore precedenti.
• Questo rapido raffreddamento è ottenuto grazie a un sistema di trappole di Penning doppie.
• Grazie a questa tecnologia, il team può ora completare 1.000 cicli di misurazione in circa un mese.
• I metodi precedenti avrebbero richiesto quasi dieci anni per lo stesso numero di cicli.

Dopo il Big Bang, l'universo avrebbe dovuto contenere quantità uguali di materia e antimateria. Quando si incontrano, si annientano a vicenda trasformandosi in energia. Tuttavia, oggi osserviamo prevalentemente materia nell'universo, il che rappresenta un enigma cruciale per la fisica delle particelle. Questo fenomeno potrebbe essere spiegato da piccole differenze o da nuove teorie non ancora incluse nel Modello Standard.

Il team del Dr. Ulmer misura le transizioni spin-flip negli antiprotoni a bassissime temperature. Queste misurazioni aiutano a determinare il momento magnetico degli antiprotoni. Confrontando questi dati con quelli dei protoni, i ricercatori sperano di scoprire piccole differenze. Queste differenze potrebbero spiegare perché l'universo è composto di materia.

Il nuovo sistema di BASE riduce il tempo di raffreddamento, potenziando la precisione delle misurazioni del momento magnetico. Questi dispositivi eliminano le particelle più calde, lasciando solo quelle più fredde. Questo processo di raffreddamento accelerato consente misurazioni più precise, come spiega la Dott.ssa Barbara Maria Latacz.

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Il team BASE del CERN ha sviluppato un nuovo metodo che raffredda gli antiprotoni più rapidamente. Questo metodo migliora anche la precisione nell'identificazione degli spin delle particelle di oltre 1.000 volte. Ora intendono aumentare ulteriormente questa precisione fino a una parte su dieci miliardi.

Il team ha piani futuri entusiasmanti. Vogliono sviluppare un dispositivo mobile per catturare antiprotoni. Questo dispositivo trasporterà gli antiprotoni dal CERN a un nuovo laboratorio presso l'HHU. Questo potrebbe rendere le misurazioni dieci volte più precise.

Questa ricerca si concentra sulle tecnologie di intrappolamento. Le trappole di Penning utilizzano campi magnetici costanti e campi elettrostatici per contenere particelle cariche. Le trappole di Paul, invece, impiegano campi elettrici oscillanti. Entrambi i tipi di trappola hanno ricevuto premi Nobel.

La collaborazione BASE sta lavorando per migliorare l'accuratezza nella misurazione delle particelle fondamentali. Questo impegno potrebbe contribuire a risolvere il mistero del perché nell'universo ci sia più materia che antimateria. I loro risultati, pubblicati su Physical Review Letters, rappresentano un notevole progresso nella ricerca in fisica delle particelle.