Un effetto soprendente scoperto da un gruppo di scienziati italiani: i fasci di antimateria a bassa energia possono essere riflessi dalla materia senza annichilarsi

Da quando Carl Andersson nel 1932 ha scoperto la prima particella di antimateria, è noto che se una particella di materia incontra una particella di antimateria, queste si distruggono a vicenda, producendo un lampo di energia. Si chiama annichilazione materia-antimateria .

Questo comportamento, considerato finora un fatto accertato, è stato messo in dubbio da una recente ricerca condotta da un gruppo di ricercatori dell’Università di Torino e Brescia della sezione INFN di Torino e Brescia, che dimostra che una buona parte dell’antimateria a bassa energia rimbalza se colpisce un bersaglio di materia.

Il soprendente risultato si basa sull’analisi dei dati dell’esperimento Obelix condotto al CERN tra il 1990 e il 1996, e tutto sommato sembra non essere poi così soprendente. Il dispositivo sperimentale di Obelix è costituito da un cilindro riempito da un gas (idrogeno o elio), all’interno del quale vengono sparati fasci di particelle di animateria (antiprotoni) . Quando gli antiprotoni incontrano una molecola di gas si annichilano a danno origine alla tipica scarica che viene immediatamente registrata da un rivelatore.

Effettivamente una parte dei dati può venire spiegata proprio secondo questo modello. Un'altra serie di dati, invece, in cui il lampo avviene con un leggero ritardo, rimaneva misteriosa.

Secondo i ricercatori succede questo: una parte degli antiprotoni a bassa energia sparati all’interno del cilindro finsice contro le pareti di alluminio del cilindro stesso, rimbalza sulla superficie e viene riflessa indietro. Nel percorso di ritorno gli antiprotoni colpiscono le molecole del gas che riempiono il cilindro, e qui avviene effettivamente l’annichilazione tra materia e antimateria. Ma con un ritardo rispetto agli antiprotoni che colpiscono subito le molecole di gas nel loro percorso di andata.

Ma qual è la spiegazione? Basta prendere un manuale di fisica e andare al capitolo che spiega lo scattering Rutherford: quando una particella carica viene sparata contro un nucleo, questo, che ha carica elettrica positiva, devia la particella dalla sua traiettoria originaria soltanto se la particella si muove abbastanza lentamente. Quello che succede agli antiprotoni di Obelix che raggiungono la superficie di alluminio è proprio questo: vengono tirati di qua e di là dai nuclei degli atomi di alluminio ma non arrivano mai troppo vicino a nessuno dei nuclei — nel qual caso si annichilerebbero —, e alla fine vengono sparati indietro in una direzione qualunque.

La ricerca è pubblicata sulla rivista Physical Review A (A. Bianconi, M. Corradini, A. Cristiano, M. Leali, E. Lodi Rizzini, L. Venturelli, N. Zurlo, and R. Donà, Experimental Evidence of Antiproton Reflection By a Solid Surface, Phys. Rev. A 78, 022506, agosto 2008)

20 agosto 2008 Simona Cerrato

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