di | 13/12/2018

Finora la maggior parte delle ricerche nel deceleratore di antiprotoni del CERN (Antiproton Decelerator, AD) si erano concentrate sulla violazione delle simmetrie carica-parità-tempo comparando gli spettri dell’antiidrogeno con quelli dell’idrogeno. Per investigare il comportamento dell’antimateria sotto l’azione del campo gravitazionale due nuovi esperimenti sono stati allestiti al CERN: ALPHA-g e GBAR. Deviazioni anche minime nel modo in cui l’antimateria si comporta nel campo gravitazionale, per esempio l’accelerazione, rispetto alla materia ordinaria rimetterebbero in discussione il principio di equivalenza di Einstein, con importanti implicazioni per una eventuale teoria quantistica della gravitazione. Recenti misure indirette hanno stabilito un limite di tali deviazioni dell’ordine di 10-6.

ALPHA-g, strutturato in maniera molto simile all’esperimento ALPHA, combina antiprotoni provenienti dal deceleratore di antiprotoni AD con positroni provenienti da una sorgente di sodio-22 e intrappola gli atomi di antiidrogeno risultanti in una trappola magnetica verticale alta circa 2 metri. Per misurare i parametri di caduta libera, il campo magnetico viene spento in modo da lasciare cadere gli atomi sotto l’effetto del campo gravitazionale e la posizione in cui gli antiatomi si annichilano al contatto con la materia ordinaria permette di determinare con precisione la frequenza di questi eventi. GBAR utilizza un approccio simile ma utilizza antiprotoni provenienti dal nuovo anello a più bassa energia ELENA collegato all’AD e li combina con positroni provenienti da un piccolo acceleratore lineare per produrre ioni di antiidrogeno. Dopo che tutti i positroni meno uno sono stati allontanati con un laser, gli antiatomi neutri vengono estratti dalla trappola e lasciati cadere da un’altezza di 20 cm.

ALPHA-g e GBAR sono entrati nella fase operativa rispettivamente l’estate scorsa e a fine ottobre. La collaborazione ALPHA-g spera di aver raccolto dati sufficienti prima dello stop di due anni del sistema di acceleratori del CERN, cominciato il 3 dicembre scorso, per effettuare una prima misura di atomi di antiidrogeno in caduta libera, mentre il nuovo esperimento GBAR ha in programma di effettuare le prime misure dopo che gli acceleratori saranno rimessi in funzione nel 2021. Un terzo esperimento ospitato nel complesso AD, AEgIS, già in attività da alcuni anni, sta anch’esso misurando l’effetto della gravità sull’antiidrogeno utilizzando un approccio differente che fa uso di un fascio di atomi di intiidrogeno. Anche AEgIS spera di produrre i suoi primi atomi di antiidrogeno quest’anno.

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