I ricercatori del CERN di Ginevra sono riusciti a raffreddare una nuvola di antiprotoni fino a circa 9 gradi kelvin, pari a circa -264°C, con una tecnica normalmente utilizzata per gli atomi.
NOTIZIE – La normale materia composta di elettroni e protoni ha una controparte con caratteristiche simili ma opposte. Si chiama antimateria. Un antiprotone, per esempio, è l’antiparticella del protone e dovrebbe avere massa, momento magnetico e altre caratteristiche fisiche uguali al protone, ma carica elettrica opposta. Se il protone è positivo, allora l’antiprotone ha carica elettrica negativa.
Prima d’ora per raffreddare antiprotoni si usavano elettroni precedentemente raffreddati a loro volta. La temperatura record raggiunta con questo metodo è però solo 100 gradi kelvin. Ora con l’apparato ALPHA progettato per creare e intrappolare atomi di anti-idrogeno all’interno dell’Antiproton Decelerator (AD) al CERN, è stata invece utilizzata la tecnica chiamata raffreddamento evaporativo che era stata applicata solo su atomi neutri. Il nome sembra chissà che cosa ma in realtà è più o meno la stessa cosa di quando un liquido caldo si raffredda evaporando: il vapore porta con sé il calore. Il fatto che i liquidi che evaporano raffreddano si può sperimentare semplicemente: infilatevi un paio di calze di cotone, bagnatene una e l’altra lasciaetela asciutta. Il piede con la calza bagnata sentirà freddo e l’altro no.
Lasciando perdere i nostri piedi e tornando agli antiprotoni, gli scienziati del CENR hanno portato circa 40.000 antiprotoni a una temperatura di circa 1000 gradi kelvin e li hanno messi in una trappola elettromagnetica. Hanno poi lasciato che gli antiprotoni più caldi fuoriuscissero dalla parte superiore della trappola portando con loro calore… Alla fine nella trappola sono rimasti solo il 10% delle particelle iniziali, ma la temperatura raggiunta è un assoluto record: 9 gradi kelvin.
Questo esperimento dimostra che il raffreddamento evaporativo è una buona tecnica per il raffreddamento di campioni di antiprotoni per la produzione di anti-idrogeno superraffreddato. Sembra che la tecnica possa essere addirittura usata per raggiungere temperature inferiori all’apparato circostante alla nuvola di particelle e, forse, per produrre del plasma a una temperatura prossima allo zero assoluto, prerequisito per le misure di forze gravitazionali nell’antimateria.
La ricerca è stata pubblicata su “Physics Review Letters” con un articolo firmato da tutti i 39 membri della collaborazione ALPHA (Phys. Rev. Lett. 105, 013003).
