Gli scienziati della Swansea University che lavorano al CERN hanno pubblicato uno studio che descrive in dettaglio una svolta nella ricerca sull'antiidrogeno.

Gli scienziati stavano lavorando nell'ambito della collaborazione ALPHA che è composta da ricercatori e gruppi di oltre una dozzina di istituzioni di tutto il mondo, con il contingente britannico guidato dal professor Mike Charlton della Swansea University.

La ricerca, finanziato dall'EPSRC, è stato ottenuto utilizzando un apparato presso la struttura Antiproton Decelerator del CERN, ed è stato pubblicato su Natura rivista.

L'esperimento

L'esperimento del team ALPHA mostra come gli scienziati hanno migliorato l'efficienza nella sintesi dell'antiidrogeno, e per la prima volta riuscì ad accumulare gli antiatomi, che ha consentito un più ampio margine di sperimentazione.

Il professor Charlton ha detto:"Quando un atomo eccitato si rilassa, emette luce di un colore caratteristico, il colore giallo dei lampioni al sodio ne è un esempio quotidiano. Quando l'atomo è idrogeno, che è un singolo elettrone e un singolo protone, e l'elettrone eccitato decade allo stato energetico più basso da uno più alto, la serie discreta di luce ultravioletta emessa forma la serie Lyman, che prende il nome da Theodore Lyman che lo osservò per la prima volta oltre 100 anni fa.

"La presenza di queste linee discrete ha contribuito a stabilire la teoria della meccanica quantistica che governa il mondo a livello atomico ed è una delle pietre miliari della fisica moderna.

"La linea Lyman-alfa è di fondamentale importanza in fisica e astronomia. Ad esempio, osservazioni in astronomia su come la linea da emettitori distanti viene spostata a lunghezze d'onda più lunghe (noto come redshift), ci dà informazioni su come si evolve l'universo, e permette di testare modelli che ne predicono il futuro"

Questo esperimento è la prima volta che la transizione Lyman-alfa, quando l'elettrone dell'idrogeno passa tra il cosiddetto stato 1S e 2P, emissione o assorbimento di luce UV di lunghezza d'onda di 121,6 nm, è stata osservata nell'anti-idrogeno. L'antiidrogeno è la controparte di antimateria dell'idrogeno, ed è composto da un singolo anti-protone e un singolo anti-elettrone con quest'ultima particella nota anche come positrone.

Atomi eccitati

Per questo esperimento, i fisici hanno accumulato nella trappola circa 500 atomi di antiidrogeno. Se non hanno fatto niente, potrebbero contenere questi atomi per molti, molti, ore senza perdite. Però, illuminando gli atomi intrappolati con vari colori di luce UV, il team potrebbe guidare la transizione Lyman-alfa ed eccitare gli atomi di antiidrogeno.

Questi atomi eccitati non sono più intrappolati all'interno dell'apparato e, essendo composto da antimateria, si annientano prontamente con la materia circostante l'apparecchiatura e vengono rilevati.

Questa osservazione è significativa in quanto è l'ennesima prova di una proprietà dell'antiidrogeno che è in buon accordo con quella dell'idrogeno. È anche un passo fondamentale verso la produzione di atomi di antiidrogeno ultrafreddi, che migliorerà notevolmente la capacità di controllo, manipolare ed eseguire ulteriori studi di precisione sull'anti-atomo.

Il professor Charlton ha dichiarato:"Questo rappresenta un altro passo avanti nella fisica atomica, che dovrebbe aprire la strada alla manipolazione delle energie cinetiche degli anti-atomi intrappolati

"Mentre gli studi sono proseguiti presso la struttura Antiproton Decelerator al CERN, perfezionando ulteriormente queste misurazioni e utilizzando le tecniche per migliorare la nostra comprensione dell'antiidrogeno attraverso la spettroscopia, il team di ALPHA modificherà l'apparato per studiare l'effetto della gravità terrestre sull'anti-atomo. I prossimi mesi saranno un momento entusiasmante per tutti gli interessati".