Installazione del linac GBAR nel suo bunker di schermatura. Gli elettroni accelerati a 10 MeV verso un bersaglio produrranno i positroni necessari per formare l'antiidrogeno con gli antiprotoni provenienti dal deceleratore ELENA. Credito:Max Brice/CERN
L'assenza di antimateria nell'universo è un puzzle di vecchia data in fisica. Molti esperimenti hanno esplorato questa domanda trovando asimmetrie tra le particelle e le loro controparti di antimateria.
GBAR (Comportamento gravitazionale dell'antiidrogeno a riposo), un nuovo esperimento al CERN, si sta preparando ad esplorare un aspetto di questo puzzle:qual è l'effetto della gravità sull'antimateria? Mentre esistono teorie sul fatto che l'antimateria si comporti come materia o meno, manca ancora un risultato sperimentale definitivo.
GBAR misurerà l'effetto della gravità sugli atomi di antiidrogeno. Situato nella sala Antiproton Decelerator (AD), GBAR è il primo di cinque esperimenti che saranno collegati al nuovo anello di decelerazione ELENA. Il 1 marzo, è stato installato il primo componente dell'esperimento:un acceleratore lineare (linac). In netto contrasto con la catena di grandi acceleratori e particelle veloci di LHC, il mondo AD dell'antimateria è piccolo e le sue particelle sono lente come vengono. Il linac GBAR è lungo solo 1,2 metri e verrà utilizzato per creare positroni, l'equivalente in antimateria degli elettroni.
L'esperimento utilizzerà antiprotoni forniti da ELENA e positroni creati dal linac per produrre ioni antiidrogeno. Sono costituiti da un antiprotone e due positroni, e la loro carica positiva li rende notevolmente più facili da manipolare. Con l'aiuto dei laser, la loro velocità sarà ridotta a mezzo metro al secondo. Ciò consentirà loro di essere indirizzati verso un punto fisso. Quindi, intrappolato da un campo elettrico, uno dei loro positroni verrà rimosso con un laser, che li renderà di nuovo neutrali. L'unica forza che agirà su di loro a questo punto sarà la gravità e saranno liberi di fare una caduta di 20 centimetri, durante il quale i ricercatori osserveranno il loro comportamento.
I risultati potrebbero rivelarsi molto entusiasmanti. In qualità di portavoce di GBAR, Patrice Perez, spiega:"Il Principio di Equivalenza di Einstein afferma che la traiettoria di una particella è indipendente dalla sua composizione e struttura interna quando è sottoposta solo alle forze gravitazionali. Se scopriamo che la gravità ha un effetto diverso sull'antimateria, questo significherebbe che abbiamo ancora molto da imparare sull'universo".
Altri cinque esperimenti sono basati sull'Antiproton Decelerator, due delle quali – AEGIS e ALPHA – stanno studiando anche l'effetto della gravità sull'antimateria.