Particelle di materia e di antimateria che si incontrano annichilandosi in un piccolo lampo di energia: ? avvenuto agli albori dell?universo e avviene ogni giorno negli acceleratori di particelle di tutto il mondo. Per la prima volta per? la collaborazione internazionale Athena, che vede coinvolti ricercatori dell?Infn di Genova, Pavia e Brescia, ? riuscita ad indurre una reazione chimica fra materia e antimateria che ha prodotto il protonio, formato da uno ione di idrogeno e da uno di anti-idrogeno, cio? da un protone e da un antiprotone. Il risultato ? stato pubblicato oggi, venerd? 13 ottobre sulla rivista Physical Review Letters.

L?esperimento Athena, una ?fabbrica di antimateria? allestita presso il Cern di Ginevra, nel 2002 ha prodotto, per la prima volta, una ?nuvola? di antimateria, costituita da alcune migliaia di atomi di anti idrogeno. Il risultato fu pubblicato dalla rivista Nature, tuttavia nello studio i ricercatori indicavano una strana struttura che compariva nella distribuzione dei punti annichilazione dell?antimateria. ?Alla fine del 2004 Athena ha smesso di prendere dati, ma l?analisi di quelli raccolti ? proseguita e la ricerca pubblicata oggi ? uno dei risultati di questa attivit?. E spiega proprio quella struttura allora misteriosa?, dice Evandro Lodi Rizzini, che ha coordinato questa analisi ed ? associato all?Infn presso il gruppo collegato di Brescia.

In Athena gli atomi di anti idrogeno venivano creati facendo entrare in contatto anti-protoni e anti-elettroni in un ambiente dove era stato fatto alto vuoto. In queste condizioni rimangono circa 10.000-100.000 molecole di idrogeno per centimetro cubo, contro i molti miliardi di miliardi di molecole che sarebbero presenti in un ambiente dove non fosse stato fatto il vuoto. ?Probabilmente proprio queste molecole residue sono le responsabili del fenomeno che abbiamo osservato. Infatti riteniamo che gli anti elettroni che vengono immessi nella camera da vuoto abbiano causato la ionizzazione di alcune molecole di idrogeno, sottraendo loro un elettrone. Queste molecole ionizzate (H2+) sarebbero poi state attratte dagli antiprotoni, che qui si possono considerare ioni di anti-idrogeno, e ne sarebbe seguita quella vera e propria reazione chimica che ha prodotto il protonio,? continua Evandro Lodi Rizzini.

La produzione di protonio ? stata in realt? gi? osservata in passato, ma in altre condizioni. Questa ? la prima volta che si produce questa semplice e simmetrica struttura di materia e anti-materia, che assomiglia sia ad un atomo di idrogeno che a uno di anti-idrogeno, tramite una reazione chimica. Questo risultato apre la strada per la realizzazione di sorgenti di protonio di alta efficienza. Si potranno studiare in dettaglio caratteristiche fondamentali di questa struttura, in particolare i livelli energetici al fine di poterli confrontare con modelli teorici.

NOTA: L?antimateria
Oggi tutto ci? che conosciamo, dalle galassie, agli oggetti quotidiani, al nostro corpo, ? formato da materia, cio? da atomi costituiti da elettroni, protoni e neutroni. Gli studi teorici per? ci dicono che nei primi istanti successivi al Big Bang oltre alla materia debba essersi formata una uguale quantit? di antimateria, costituita da particelle con massa identica a quelle che compongono la prima ma dotate di carica opposta (proprio come gli anti-elettroni, i quali sono identici agli elettroni ma hanno carica elettrica positiva). La convivenza di questi opposti dur? pochissimo: quasi immediatamente le particelle di materia e antimateria iniziarono a scontrarsi e annichilirsi, trasformandosi in pura energia. Da questo processo ?avanz? una piccolissima percentuale di materia, sufficiente per? a formare tutti i corpi presenti nell?Universo conosciuto. Fu Maurice Dirac a ipotizzare per primo l?esistenza dell?antimateria, e nel corso degli anni le prove a favore della sua esistenza andarono accumulandosi. Fra l?altro nel 1932 Carl David Anderson, Patrick Blackett e Giuseppe Occhialini scoprirono l?anti-elettrone (chiamato anche positrone) e nel 1955 Owen Chamberlain, Emilio Segr?, Clyde Wiegand e Tom Ypsilantis scoprirono l?esistenza dell?anti-protone, mentre nel 1956 Bruce Cork, Glen Lambertson, Oreste Piccioni, e William Wentzel identificarono l?anti-neutrone: una particella, come il neutrone, solo complessivamente priva di carica elettrica. Nel 1965 invece un gruppo di ricercatori guidati da Antonino Zichichi scopr? il nucleo dell?anti-deuterio, costituito da un anti-protone e un anti-neutrone: fu la prima evidenza sperimentale dell?esistenza di antimateria propriamente detta, nella quale anti-protoni e anti-neutroni si combinano proprio come fanno i comuni protoni e i neutroni. Nel 2002, la prima ?nuvola? di migliaia di atomi di antimateria (anti-idrogeno) venne prodotta grazie all?esperimento Athena.

per Athena vedi anche il Comunicato al sito: http://www.infn.it/news/news.php?id=213