05 novembre 2015

Misurata l'interazione tra antiprotoni

Per la prima volta un esperimento ha caratterizzato l'interazione tra le antiparticelle dei protoni, dimostrando che è di natura attrattiva. Questo risultato contribuisce ad approfondire la conoscenza delle proprietà e del comportamento dell'antimateria(red)

L'interazione tra due antiprotoni, le antiparticelle dei protoni, è attrattiva. È quanto afferma un articolo pubblicato su "Nature" da ricercatori dalla collaborazione STAR, in base a sperimentazioni effettuate con il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), l'acceleratore dello statunitense Brookhaven National Laboratory. La misurazione, la prima in assoluto di questo tipo, ha determinato anche i parametri caratteristici dell'interazione forte tra antiprotoni, che corrispondono, entro gli errori sperimentali, a quelli già noti dell'interazione tra protoni, che insieme ai neutroni compongono i nuclei degli atomi.

La conoscenza delle forze che agiscono tra i componenti dei nuclei atomici è uno degli obiettivi primari della fisica, perché permette di elaborare un modello efficace della struttura dei nuclei stessi e delle loro interazioni. Negli ultimi anni, la disponibilità di acceleratori di particelle sempre più potenti ha permesso di studiare in dettaglio anche le particelle di antimateria, che hanno la stessa massa delle particelle della materia ordinaria, ma hanno altri numeri quantici, per esempio la carica elettrica è uguale in valore assoluto, ma opposta nel segno. Quindi nel caso dell'antiprotone la carica elettrica è negativa.

Misurata l'interazione tra antiprotoni
Illustrazione dell'interazione tra due antiprotoni, risultata di natura attrattiva (Credit: Brookhaven National Laboratory)
Come avviene per le particelle di materia ordinaria, anche quelle di antimateria possono aggregarsi, sebbene per brevissimi istanti, a formare antiatomi, composti da antiprotoni, antineutroni e positroni (gli antielettroni) con regole simmetriche a quelle che regolano la formazione degli atomi. Di recente sono stati scoperti antiatomi di numero atomico crescente: dall'antidrogeno, costituito da un antiprotone e da un positrone, all'antideuterio, costituito da un antiprotone, un antineutrone e un positrone, per arrivare
infine all'antielio, costituito da due antiprotoni, due antineutroni e due positroni.

Nel corso dell'esperimento STAR, ioni oro sono stati fatti collidere tra loro con un'energia di circa 200 gigaelettronvolt (miliardi di elettronvolt), producendo un'enorme quantità di antiprotoni e rendendo possibile lo studio dell'interazione forte di queste antiparticelle. I risultati delle misurazioni dimostrano che i parametri fondamentali dell'interazione tra antiprotoni corrispondono a quelli osservati per i protoni. Inoltre, gli autori hanno concluso per la prima volta che l'interazione tra due antiprotoni è di tipo attrattivo.