L'elettrodinamica quantistica è come cuocere una torta, e poi cercando di smontare i singoli ingredienti. Almeno, questo è ciò che il fisico Dr. Ulrich Jentschura identifica con il processo di creazione di un'equazione che può accoppiare contemporaneamente le masse previste di particelle e antiparticelle.

"È un po' come cercare di smontare una torta di ciliegie già cotta e separarne gli ingredienti, "dice Jentschura, professore di fisica alla Missouri University of Science and Technology. "Puoi raccogliere le ciliegie dalla cima, ma non puoi separare la pastella d'uovo, farina e zucchero».

Con il finanziamento della National Science Foundation, Jentschura e il suo gruppo di ricerca stanno cercando di "smontare" l'equazione di Dirac, che descrive particelle e antiparticelle contemporaneamente - le antiparticelle sono l'antimateria corrispondente con la stessa massa e carica opposta delle particelle. Il trucco di magia che fa a pezzi la torta è una trasformazione ideata da altri due fisici, Foldy e Wouthuysen, negli anni '50. Però, questo trucco non era mai stato applicato in modo coerente alle particelle di Dirac nel contesto della formulazione della gravitazione di Einstein.

Smontando l'equazione, Jentschura e il suo team sono stati in grado di dimostrare che le particelle e le corrispondenti antiparticelle si accoppiano allo stesso modo alla gravitazione, il che significa che le loro masse inerziali e gravitazionali sono le stesse. Se vale l'equazione di Dirac, particelle e antiparticelle devono avere la stessa massa e per l'antimateria deve valere il principio di equivalenza di Einstein. Questa realizzazione ha conseguenze fondamentali per gli esperimenti sull'antimateria attualmente in corso nei laboratori di fisica di tutto il mondo.

Jentschura e il suo team hanno precedentemente studiato gli effetti elettrodinamici quantistici negli atomi, e ottenuto previsioni teoriche per i livelli di energia in idrogeno e deuterio, per il quale Jentschura è stato eletto Fellow dell'American Physical Society nel 2013.

"L'elettrodinamica quantistica fornisce molte più informazioni rispetto alla sola meccanica quantistica, " dice Jentschura. "È come cercare di fare le riparazioni a casa senza uno strumento multiplo, rende semplicemente il lavoro più semplice."

Oltre alle sue ricerche, Jentschura ha scritto un nuovo libro di testo intitolato "Elettrodinamica classica avanzata, " che sarà presto pubblicato da World Scientific Publishing. Dice di aver sviluppato il libro sulla base delle sue esperienze con l'insegnamento dell'elettrodinamica agli studenti laureati.

"L'attuale libro che usiamo in classe è un vecchio 1, Testo di 000 pagine che devi completare in cinque mesi, " dice Jentschura. "Questo è troppo per chiunque; potresti studiarlo per cinque anni invece che per mesi. Speriamo che il nuovo libro faciliti la lezione per gli studenti, che valutano sempre la classe come una delle più temute da affrontare."