Possono le particelle viaggiare attraverso la galassia incolumi e non distrutti dalla polvere e dalle radiazioni interstellari?
Cos'è l'antimateria?
L'antimateria è la stessa dell'ordinario (barionico)solo che ha carica elettrica opposta. Ad esempio, un elettrone con una carica negativa ha un "partner" di antimateria noto come positrone. Un positrone è una particella con la stessa massa di un elettrone, ma con carica positiva. Le particelle prive di carica elettrica, come i neutroni, sono spesso "auto-partner" dell'antimateria.
Gli scienziati hanno già creato particelle di antimateria usandovelocità di collisione ultra elevate all'LHC. In diversi esperimenti al CERN, gli scienziati hanno creato l'anti-idrogeno, un "partner" dell'idrogeno. L'elemento più complesso di antimateria finora ottenuto è l'antielio, un analogo dell'elio.
L'idea di un artista dell'antimateria. Foto: CERN
Anche se questo può sembrare qualcosa di scientificofinzione, l'antimateria è reale. L'antimateria è apparsa con la materia dopo il Big Bang. Ma è raro nell'universo moderno e gli scienziati non sanno perché.
Come possono le particelle di antimateria attraversare la galassia?
Nell'universo, l'antimateria èuna forza sfuggente e imprevedibile: si annichilisce quando incontra la materia ordinaria, creando un percorso cosmico ad ostacoli di distruzione. Ma in un recente rivoluzionario esperimento presso le strutture di Particle Collider, gli scienziati si sono resi conto che alcuni antinuclei potevano sopravvivere ai viaggi interstellari senza morire.
Si presume che si formino di conseguenzacollisioni tra raggi cosmici ad alta energia e atomi che "galleggiano" nello spazio, così come nella collisione di particelle di materia oscura (in precedenza, Hi-Tech ha raccontato in dettaglio di cosa si tratta).
Se questi minuscoli frammenti possono sopravvivereviaggi così straordinari aiuteranno gli scienziati a comprendere la natura di questa misteriosa sostanza che costituisce la maggior parte della nostra galassia: la materia oscura.
Com'è andato l'esperimento?
Gli scienziati hanno utilizzato i dati del Large Hadroncollider per scoprire se gli antinuclei generati nello spazio possono raggiungere i rivelatori nelle vicinanze della Terra sani e salvi. Per testare la teoria, i fisici hanno condotto un esperimento presso il laboratorio del CERN in Svizzera. I ricercatori hanno cercato di misurare qualcosa di apparentemente impossibile: le conseguenze della distruzione dei nuclei di antielio.
Parte dell'esperimento BASE al CERN, dove l'antimateria viene prodotta e conservata in laboratorio. Foto: CERN
Usando il rilevatore ALICE, con attenzionecalcolò le collisioni di protoni ad alta energia con atomi, che avrebbero dovuto produrre un numero uguale di nuclei di elio e antielio. Indovinando quanti antinuclei annientati sui materiali costituiti da determinati rivelatori - acciaio, carbonio e così via - gli scienziati hanno individuato esattamente cosa accade quando queste particelle entrano in contatto con la materia ordinaria.
I risultati aiuteranno a rispondere a domande di vecchia data sulla natura dell'antimateria e sul suo ruolo nell'universo.
Cosa hanno scoperto gli scienziati?
La simulazione al computer lo ha dimostratoLa "probabilità di scomparsa" delle particelle di antimateria è sorprendentemente piccola. Hanno scoperto che anche dopo aver percorso grandi distanze attraverso lo spazio interstellare, fino al 50% degli antinuclei creati dalla materia oscura sarebbero rimasti intatti mentre si avvicinavano alla Terra.
I fisici hanno anche scoperto che si creano antinucleii raggi cosmici hanno energie più elevate di quelle create dalla materia oscura. Dopotutto, solo gli antinuclei ad alta energia potrebbero raggiungere la Terra in grandi quantità. Un altro studio ha mostrato come i rilevatori standard possano rilevare la materia oscura con impressionanti rapporti segnale-rumore se è prodotta da fonti astrofisiche.
Perché è così importante?
Secondo i fisici di tutto il mondo, la comprensionel'origine misteriosa della materia oscura è una priorità chiave della scienza moderna. Inoltre, gli autori del nuovo studio hanno affermato che uno studio più approfondito della formazione degli antinuclei può essere prezioso per una migliore comprensione e successiva definizione delle teorie riguardanti la stessa materia oscura.
Nuovi esperimenti sono già stati definiti rivoluzionariricerca che aiuta a rispondere a una delle domande più importanti della scienza moderna: esistono particelle di antimateria? Più recentemente, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, un rilevatore noto come Alpha Magnetic Spectrometer ha già rilevato potenziali firme antinucleari. Quindi la risposta è a portata di mano.
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Immagine di copertina: Jingchuan Yu, Planetario di Pechino