È uno dei più grandi misteri dell'universo:perché c'è così tanta più materia che antimateria?

Nei primi giorni dell'universo c'erano probabilmente uguali quantità di ciascuno, ma per un motivo o per l'altro, oggi, il nostro universo è dominato dalla materia.

Questa asimmetria potrebbe avere qualcosa a che fare con il fatto che materia e antimateria non si comportano esattamente allo stesso modo:non sono esattamente l'uno speculare dell'altro.

Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Jeffrey Hangst dell'Università di Aarhus, Danimarca, voleva sapere se questo era vero. Con l'aiuto dell'esperimento Alpha-2 al CERN in Svizzera, erano in grado di trattenere gli atomi di antiidrogeno in un campo abbastanza lungo da misurarli.

Hanno effettuato misurazioni estremamente precise, dimostrando che l'idrogeno e l'antiidrogeno si comportano esattamente allo stesso modo quando eccitati con un laser.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Natura .

Misurazioni 100 volte più precise

Un normale atomo di idrogeno è costituito da un protone con carica positiva e un elettrone con carica negativa. Antiidrogeno nel frattempo, consiste in un antiprotone con carica negativa e un positrone con carica positiva, l'antiparticella di un elettrone.

Gli scienziati sono riusciti per la prima volta a misurare la differenza tra i due stati energetici dell'antiidrogeno nel 2016.

Ora, possono misurare lo spettro dell'antiidrogeno (come assorbe ed emette la luce) 100 volte più precisamente di quanto facessero solo un anno e mezzo fa.

È un bel risultato in quanto l'antimateria non è facile da produrre, catturare, o negozio. Non appena l'antimateria incontra la materia, scompaiono in un'esplosione di energia.

25 anni di lavoro ripagati

Gli scienziati hanno ora scoperto che l'antiidrogeno e l'idrogeno richiedono la stessa quantità di energia per cambiare stato:ci vuole la stessa quantità di energia per fare in modo che un elettrone o un positrone facciano un salto quantico e qualsiasi differenza tra i due è assolutamente minuscola.

Hanno misurato questo nella struttura iperfine dello spettro dell'antiidrogeno.

"Allora trovavamo solo la linea spettrale, ma ora le misurazioni sembrano proprio come vediamo quando misuriamo l'idrogeno, "dice Hangst, che ci lavora da più di 25 anni.

"È andato molto velocemente negli ultimi anni, meglio del previsto. A volte penso davvero che potrei sognare, " lui dice.

Misure ancora più precise in arrivo

"Ma non siamo ancora arrivati. Siamo ancora a corto del livello di precisione con cui possiamo misurare l'idrogeno, di un fattore 500, "dice Hangst.

"Ma ora sappiamo che non c'è niente che ci impedisca di arrivarci. Ci vorranno solo alcuni anni per farlo, " lui dice.

Perché ciò accada, avranno bisogno di aggiornare la loro attrezzatura. Per esempio, richiederà un orologio atomico ultra preciso.

La teoria deve essere testata

Sarebbe una grande sorpresa se l'idrogeno e l'antiidrogeno si rivelassero così diversi, dice Jørgen Beck Hansen, un fisico subatomico sperimentale del Niels Bohr Institute dell'Università di Copenaghen, Danimarca.

Oltre alla differenza di carica, contraddirebbe le migliori teorie dei fisici sulle particelle e le forze.

"Se prendessimo l'intero universo, scambiato materia con antimateria, lo rispecchiava, e ha permesso al tempo di correre all'indietro, quindi secondo le nostre equazioni otterremmo un universo che assomiglia a quello in cui viviamo oggi, "dice Hansen, che non era coinvolto nel nuovo studio.

"Fino a quando non avremo capovolto ogni pietra non sappiamo cosa troveremo sotto. Dovremmo andare il più lontano possibile per vedere la differenza tra idrogeno e antiidrogeno, " lui dice.

"Noi fisici delle particelle misuriamo materia e antimateria con una precisione molto maggiore, ma Jeff e il suo team usano un metodo completamente diverso e misurano particelle diverse. Questo ci dà una misurazione indipendente, e questo è importante. Potrebbe rivelare qualcosa che ci è sfuggito con il nostro metodo, "dice Hansen.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di ScienceNordic, la fonte affidabile per le notizie scientifiche in lingua inglese dai paesi nordici. Leggi la storia originale qui.