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La prima manipolazione laser dell'antimateria al mondo

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La manipolazione e la fabbricazione dell'antimateria è stata per un po' di tempo un sogno irrealizzabile e possibile solo nella fantascienza. Potreste aver sentito parlare dell'antimateria prima sotto forma di azionamenti di astronavi materia-antimateria in alcuni spettacoli! Tuttavia, gli scienziati e i medici della vita reale sono molto interessati a creare e catturare l'antimateria, non per guidare le loro astronavi ma per registrare e osservare le sue proprietà fisiche.

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I ricercatori hanno recentemente annunciato di aver sfruttato un sistema laser canadese per raffreddare l'antimateria (l'opposto della materia) fino a quasi lo zero assoluto. Questa è la prima manipolazione al mondo basata sul laser dell'antimateria ed è un enorme passo avanti per questa tecnologia. Questo migliorerà significativamente la prossima generazione di esperimenti e modificherà in meglio il panorama dell'antimateria nel suo complesso.

Come accennato in precedenza, l'antimateria è l'opposto "ultraterreno" della materia, possedendo quasi esattamente gli stessi comportamenti e caratteristiche, ma con una carica opposta alla materia. Gli atomi di antimateria sono maneggiati con estrema cura, poiché si annichilano al contatto con la materia, rendendone estremamente difficile la creazione. Controllare questo processo nella nostra atmosfera e manipolarlo con un laser è un grande sviluppo.

Cos'è l'antimateria?

Per come gli scienziati comprendono attualmente le leggi della fisica, ogni particella fondamentale possiede una gemella di antimateria. Il quark, il muone e l'elettrone hanno un corrispondente antiquark, antimuone e positrone. Tutte le particelle di antimateria hanno esattamente lo stesso peso delle loro controparti di materia, ma portano l'esatto opposto della loro carica. Se gli atomi/particelle dovessero mai incontrarsi, si annichilano a vicenda e producono luce.

La prima particella di antimateria fu scoperta nel 1932, ma da allora non è successo molto con questa sostanza e l'argomento è diventato meno eccitante. Alcuni esempi quotidiani di antimateria si possono trovare nei fulmini nei temporali, dove gli elettroni incontrano i positroni, con conseguente annichilazione di entrambi. Anche le banane (che contengono piccolissime quantità di potassio radioattivo) emettono positroni ogni 75 minuti, ma quando entrano in contatto con gli elettroni non si sono verificati effetti degni di nota.

Fino ad ora, gli esperti hanno capito molto poco dell'antimateria, e poiché è molto difficile intrappolare un atomo di antimateria abbastanza a lungo per testarlo e misurarlo, non ci sono stati molti progressi in questo campo. In questo particolare test, e nella maggior parte dei test sull'antimateria, è stato usato l'atomo di antiidrogeno. Come suggerisce il nome, è il gemello antimateria dell'idrogeno. L'antiidrogeno viene creato attraverso un processo complicato che coinvolge collisori di particelle e molte altre macchine, mescolando migliaia di protoni con milioni di positroni, solo per creare alcuni atomi di antiidrogeno.

Perché vogliamo testare l'antimateria?

Potreste pensare: perché gli scienziati vogliono scherzare con l'antimateria, visto che è così difficile da creare? Beh, ci sono numerose ragioni per cui l'antimateria potrebbe fornire informazioni molto preziose sul funzionamento del nostro mondo e dell'universo. I test che possono essere condotti ora che l'antimateria può essere raffreddata con il laser, faranno avanzare ulteriormente la comprensione delle caratteristiche dell'antimateria e potrebbero rivelare più informazioni su certe simmetrie nell'universo. Questo potrebbe, a sua volta, rivelare perché l'universo è composto principalmente di materia e non quello che è stato previsto dai modelli del Big Bang: un universo composto per metà di materia e per metà di antimateria.

Questo sviluppo può anche aiutarci a capire meglio la fisica dell'antimateria, per esempio, l'antimateria risponde alla gravità? L'antimateria può aiutare gli scienziati a capire le simmetrie nella fisica, insieme all'universo? Le risposte a queste domande potrebbero cambiare completamente il nostro modo di pensare all'universo.

Tecnologia laser

Introdotta più di 40 anni fa, il raffreddamento laser e la manipolazione degli atomi regolari hanno cambiato totalmente la fisica atomica moderna e hanno portato a molteplici esperimenti premiati con il Nobel. I risultati di questi test sono la prima applicazione al mondo di questa tecnologia all'antimateria. Era un'idea che all'inizio era considerata un sogno, ma ora dopo il duro lavoro degli scienziati canadesi e di altri scienziati internazionali è una realtà.

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La manipolazione laser dell'antimateria apre anche molte nuove porte a una pletora di invenzioni e innovazioni fisiche all'avanguardia. Un nuovo progetto chiamato HAICU è stato lanciato per creare nuove tecniche quantistiche per gli studi sull'antimateria. Si tratta di un nuovo ambizioso progetto guidato dal team che ha realizzato l'antimateria raffreddata dal laser, e uno dei loro ambiziosi obiettivi è quello di creare una "fontana di antimateria" Questo consisterebbe nel lanciare l'antimateria raffreddata dal laser nello spazio libero, e da questo si potrebbe prendere tutta una nuova serie di misure quantistiche che non sono mai state possibili prima.

Inoltre, gli scienziati sono ora ancora più vicini ad essere in grado di creare le primissime molecole di antimateria fondendo insieme gli anti-atomi utilizzando la nuova tecnologia di manipolazione laser. Tale affermazione è molto eccitante per l'industria dell'antimateria, e questo enorme sviluppo segna un momento importante dopo decine di anni di ricerca, iniziata con la creazione e l'intrappolamento dell'antiidrogeno nel 2011.

Per un argomento che si era stabilizzato per un certo numero di anni, questi sono nuovi sviluppi eccitanti in questo campo, e testare l'effetto della gravità sull'antimateria è un evento molto atteso. Un mucchio di antiidrogeno sarà intrappolato e rilasciato per osservare cosa succede. Se l'antimateria è veramente l'opposto della materia, andrà verso l'alto? Lo scopriremo presto! In ogni caso, sarà una sorpresa vedere come reagisce.

Pensi che la tecnologia dell'antimateria ci darà ulteriori informazioni su come funziona l'universo? Questa tecnologia sarà pericolosa, e questa potente sostanza potrebbe essere usata per generare energia?