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Cortesia Maximilien Brice/CERN
FISICA
Sempre più dentro l’antimateria
Verificata un’altra equivalenza tra idrogeno e anti-idrogeno
Spiegare l’asimmetria tra materia e antimate-
ria è una delle sfide più importanti della fisica:
il fatto che l’universo sia costituito quasi total-
mente dalla prima, nonostante il big bang abbia
prodotto un’uguale quantità di antimateria, re-
sta ancora un mistero. Un modo per giustificare
la sproporzione è verificare l’esistenza di picco-
le differenze nella struttura dell’antimateria ri-
spetto alla materia. In questa direzione si muove
la collaborazione ALPHA del CERN di Ginevra,
che ha pubblicato su «Nature» nuovi risulta-
ti che indagano lo spettro energetico degli ato-
mi di anti-idrogeno (la controparte di antimate-
ria dell’idrogeno).
I ricercatori hanno considerato in particolare
lo «spostamento di Lamb», una piccola differen-
za di energia tra due stati energetici dell’atomo
di idrogeno: a produrlo sono le fluttuazioni dello
spazio vuoto, un fenomeno quantistico per cui si
ha una continua creazione e distruzione di parti-
celle e antiparticelle virtuali, che in questo caso
interagiscono con l’elettrone dell’atomo, produ-
cendo questa particolare separazione dei livel-
li energetici.
L’obiettivo degli scienziati dell’esperimen-
to ALPHA è stato studiare le caratteristiche del-
lo spostamento di Lamb in atomi di anti-idro-
geno, confrontandole poi con l’idrogeno, dove
questo effetto è stato già studiato sperimental-
mente con grande precisione. Grazie a tecniche
sofisticate di spettroscopia laser, i ricercatori so-
no riusciti a «intrappolare» atomi di anti-idroge-
no e osservare lo spostamento di Lamb, rilevan-
do un comportamento identico a quello degli
atomi di idrogeno. Il risultato pone quindi nuo-
vi vincoli alle possibili differenze di comporta-
mento tra materia e antimateria: se queste diffe-
renze esistono, servirà cercare in altre direzioni,
con esperimenti ancora più sensibili.
Matteo Serra
Da tempo i fisici si
domandano quale sia lo stato
della materia nel nucleo di
una stella di neutroni, dove
si raggiungono densità e
pressioni estreme. Adesso,
una ricerca effettuata da
un gruppo guidato da Or
Hen, del Massachusetts
Institute of Technology (MIT),
ha scoperto che il nucleo
di queste stelle potrebbe
essere ancora composto da
neutroni, invece che da una
zuppa di quark e gluoni,
come finora ipotizzato.
Il motivo, spiegano Hen e
collaboratori in uno studio
pubblicato su «Nature» (con
primo autore Axel Schmidt,
sempre del MIT), sta nel fatto
che, sotto una certa distanza,
la forza forte – che nei nuclei
atomici tiene insieme protoni
e neutroni, noti anche con il
nome collettivo di nucleoni
- subisce una transizione
e smette di essere solo
attrattiva per diventare anche
repulsiva.
I ricercatori hanno analizzato
i dati ottenuti da precedenti
esperimenti con acceleratori
di particelle per verificare
il comportamento della
forza forte su coppie di
nucleoni al diminuire della
distanza fra le due particelle.
Arrivando a distanze minime,
confrontabili con quelle
all’interno di una stella di
neutroni, si scopre che i
neutroni non si fondono tra
loro, ma restano separati,
animati da un’azione
repulsiva: la possibile prova
che i nuclei delle stelle di
neutroni sono più semplici di
quanto finora ipotizzato.
Emiliano Ricci
Il doppio volto
della forza forte
nelle stelle
di neutroni
