Antimateria: vecchio esperimento del CERN rivela fenomeno inatteso

Com’è noto dalla fisica chimica, ma più dalla fisica delle particelle, lo scontro tra materia e antimateria produce l’annichilazione di tutte le particelle e antiparticelle coinvolte e libera energia. Questo fenomeno cardine della fisica è stato messo in discussione da un gruppo di scienziati italiani, i quali hanno rivelato che se si proietta un fascio di antimateria con bassa energia contro una parete di materia, circa il 25% delle antiparticelle “rimbalza” contro il muro.

Questo risultato è frutto dell’analisi dei dati raccolti più di 10 anni fa da OBELIX, un esperimento realizzato al CERN di Ginevra fra il 1990 e il 1996. OBELIX era stato progettato per studiare cosa accadeva quando un fascio di antiprotoni a bassa energia veniva lanciato contro un campione di idrogeno o elio. Quando un antiprotone interagiva con un protone del nucleo di idrogeno o di elio, il rivelatore disposto intorno al campione registrava l’evento.

Analizzando i dati raccolti, un gruppo di ricercatori dell’INFN di Torino e Brescia ha notato che, dopo un primo insieme di annichilazioni, il sistema registrava un altro gruppo di eventi avvenuti con un certo ritardo rispetto al primo. Un fenomeno che i fisici italiani hanno attribuito alla parete di alluminio, spessa una decina di nanometri, che conteneva il campione: una parte degli antiprotoni si annichilava al primo contatto con l’elio o l’idrogeno, mentre una frazione arrivava in fondo al contenitore.

Di questi ultimi circa un 1/4 veniva respinto, e solo allora avveniva l’annichilazione con il campione. La spiegazione del misterioso rimbalzo si troverebbe in un altro concetto fisico: lo scattering di Rutherford. Quando una particella carica viene inviata contro un atomo, il nucleo atomico può defletterla. Un antiprotone ad alta velocità prima o poi incontrerà uno dei nuclei della parete e si annichilerà. Al contrario un antiprotone a bassa velocità (come quelli di OBELIX) può rimbalzare tra i nuclei decine di volte. Alla fine può addirittura essere espulso dalla parete, per subire l’annichilazione solo successivamente.

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