Antimateria, portale all'Universo Oscuro.

Le misure dell’universo sembrano indicare che la maggior parte della sua massa è “materia oscura“, un materiale invisibile che interagisce con la materia ordinaria attraverso le leggi di gravità, ma non è stato rilevato direttamente, nonostante i grandi sforzi per trovala.

Gli scienziati stanno cercando di “cacciare” la materia oscura da diversi fronti. Una squadra particolare sta cercando di trovare l’assione, un candidato della materia oscura, a seconda del modo in cui interagisce con un tipo di materia chiamata antimateria.

Le assioni sono forse il secondo candidato più popolare per la materia oscura dopo le particelle chiamate WIMP, o particelle voluminose debolmente interattive, che non sono state neppure rilevate.

Antimateria, portale all'Universo Oscuro.

Gli assioni sono ipotetiche particelle di massa incredibilmente bassa che gli scienziati hanno inizialmente proposto di risolvere un mistero della fisica delle particelle chiamato il forte problema della CP.

L’assione è un’ipotetica particella elementare, implicitamente ipotizzata dalla teoria di Peccei-Quinn per spiegare la non violazione della simmetria CP nell’interazione forte. La violazione, prevista dalla cromodinamica quantistica, non è infatti mai stata osservata, in particolare per l’assenza del momento di dipolo elettrico nel neutrone (cosiddetto problema della CP forte). [Wikipedia]

Più tardi, si resero conto che queste particelle potevano spiegare la massa aggiuntiva che esiste nell’universo.

L’antimateria, nel frattempo, è come il gemello malvagio della materia. Ogni particella subatomica ha una corrispondente antiparticella, un’immagine speculare con la stessa massa ma carica elettrica opposta.

Antimateria sulla Terra e nello Spazio immenso.

L’antimateria non è particolarmente rara e si verifica nei processi tipici di decadimento atomico che si verificano qui sulla Terra. Ma c’è molto meno antimateria della materia nell’universo e i fisici non sono del tutto sicuri del perché.

Antimateria, portale all'Universo Oscuro.

Gli scienziati generalmente ipotizzano che la materia oscura interagisca con la materia e l’antimateria allo stesso modo. Ma questo assunto non è mai stato testato sperimentalmente fino ad ora, poiché le ricerche sulla materia oscura nella fisica atomica hanno utilizzato solo sonde di materia, e non sonde di antimateria.

Forse l’antimateria interagisce con la materia oscura in un modo in cui la materia ordinaria non lo fa. Alcuni ricercatori provenienti da Giappone, Germania, Svizzera e Stati Uniti hanno studiato i dati dell’esperimento di simmetria Baryon-Anti Baryon (BASE) al CERN in Svizzera.

Ionizzazione rilasciata da un positrone che attraversa una lastra di piombo di 6 mm nell’esperimento di Anderson.

Il deceleratore antiprotone del CERN produce e rallenta l’ “antimateria” dei protoni, chiamati antiprotoni, e BASE li intrappola in un vuoto estremo. Il team ha effettuato misurazioni precise di questi antiprotoni per tre mesi nel 2017, osservando il modo in cui si sono comportati in un campo magnetico.

Ora, gli scienziati hanno riesaminato questi dati, cercando cambiamenti nella precessione di spin degli antiprotoni. Le particelle hanno una rotazione innata che le rendono una sorta di versione quantistica di una trottola. L’interazione con gli assioni, l’ipotetica particella di materia oscura, potrebbe cambiare il modo in cui ruotano attorno al loro asse di rotazione, il modo in cui oscillano prima di cadere.

Questa strategia di ricerca ha un ulteriore vantaggio: se la materia oscura interagisce diversamente con l’antimateria rispetto alla materia ordinaria, ciò potrebbe spiegare perché ci sia molta più materia dell’antimateria nell’universo. Come sempre nelle ricerche sulla materia oscura, i ricercatori non hanno trovato prove dell’esistenza di assioni.

Ma in questa era della fisica in cui sono già state scoperte cose ovvie, gli scienziati devono passare molto tempo a scartare quali proprietà della materia oscura non ha, nella speranza che un giorno emergerà una scoperta di tutti i risultati nulli.

Il team ora migliorerà la sensibilità delle sue misurazioni. Tutto quello che sappiamo sugli assioni è che sono molto leggeri, ma esiste una gamma completa di come potrebbero essere la luce, se esistessero. La ricerca della materia oscura continua…

Andrea TosiScienzaTopAntimateria,Esperimento CERN,Materia oscura
Le misure dell'universo sembrano indicare che la maggior parte della sua massa è 'materia oscura', un materiale invisibile che interagisce con la materia ordinaria attraverso le leggi di gravità, ma non è stato rilevato direttamente, nonostante i grandi sforzi per trovala. Gli scienziati stanno cercando di 'cacciare' la materia oscura...