Al Cern di Ginevra il confronto tra materia e antimateria si fa sempre più serrato: la collaborazione dell’esperimento Alpha, a cui partecipa anche l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), ha infatti realizzato la misura più precisa mai ottenuta di una proprietà fondamentale dell’antidrogeno, la cosiddetta struttura iperfine, migliorandone l’accuratezza di circa cento volte.

Il risultato, che segna un nuovo importante passo verso la comprensione dell’antimateria, è pubblicato sulla rivista Nature.

Secondo le più accreditate teorie cosmologiche, materia e antimateria sono state prodotte in quantità uguali subito dopo il Big Bang. Tuttavia, l’universo che conosciamo oggi è costituito quasi esclusivamente di materia: una delle grandi questioni aperte della fisica fondamentale è quindi comprendere che cosa abbia portato a un simile squilibrio. In questo contesto, la misura dei livelli energetici dell’antidrogeno, e il loro confronto con quelli dell’idrogeno, è di importanza fondamentale. Consente infatti di verificare la validità di queste simmetrie tra materia e antimateria e di esplorare eventuali deviazioni che potrebbero aprire la strada a una nuova fisica. E uno degli osservabili più sensibili è, appunto, la struttura iperfine dello stato fondamentale, legata all’interazione tra gli spin delle particelle che compongono l’atomo.

Nel corso dell’esperimento sono stati analizzati circa 24.000 antiatomi, prodotti combinando antiprotoni e positroni e mantenuti in una trappola magnetica a temperature estremamente basse. La tecnica impiegata, basata su spettroscopia a microonde, ha consentito di determinare con precisione le transizioni tra i livelli energetici dell’antidrogeno, da cui si ricava direttamente l’intervallo iperfine.

“Questo risultato rappresenta un passo fondamentale nello studio dell’antimateria”, osserva Germano Bonomi, ricercatore della sezione Infn di Pavia e professore all’Università di Brescia. “Grazie al significativo miglioramento nella precisione della misura, possiamo confrontare con sempre maggiore sensibilità le proprietà di materia e antimateria, mettendo alla prova i principi più profondi della fisica”.