Ginevra, 4 gennaio 1996. Nel settembre 1995, il Prof. Walter Oelert e un team internazionale dell’IKP-KFA di Jülich, dell’Università di Erlangen-Nuernberg, del GSI di Darmstadt e dell’Università di Genova sono riusciti per la prima volta a sintetizzare atomi di antimateria dalle loro antiparticelle costituenti. Nove di questi atomi sono stati prodotti in collisioni tra antiprotoni e atomi di xeno in un periodo di tre settimane. Ognuno è rimasto in esistenza per circa quaranta miliardesimi di secondo, ha viaggiato quasi alla velocità della luce su un percorso di dieci metri e poi si è annichilito con la materia ordinaria. L’annichilazione ha prodotto il segnale che ha mostrato che gli anti-atomi erano stati creati.
Gli atomi ordinari sono costituiti da un certo numero di elettroni in orbita attorno ad un nucleo atomico. L’atomo di idrogeno è l’atomo più semplice di tutti; il suo nucleo è costituito da un protone, attorno al quale circola un solo elettrone. La ricetta dell’anti-idrogeno è molto semplice – prendere un antiprotone, far salire un anti-elettrone e mettere quest’ultimo in orbita attorno al primo – ma è molto difficile da realizzare perché le antiparticelle non esistono naturalmente sulla terra. Possono essere create solo in laboratorio. Gli sperimentatori hanno fatto girare vorticosamente gli antiprotoni creati in precedenza intorno all’anello LEAR (Low Energy Antiproton Ring) del CERN1, facendoli passare attraverso un getto di gas xeno ad ogni giro – circa 3 milioni di volte al secondo. (vedi schema dell’esperimento) Molto occasionalmente, un antiprotone ha convertito una piccola parte della propria energia in un elettrone e un anti-elettrone, solitamente chiamato positrone, mentre passava attraverso un atomo di xeno. In casi ancora più rari, la velocità del positrone era sufficientemente vicina alla velocità dell’antiprotone perché le due particelle si unissero – creando un atomo di anti-idrogeno (vedi diagramma del principio).
Tre quarti del nostro universo è idrogeno e molto di ciò che abbiamo imparato su di esso è stato scoperto studiando l’idrogeno ordinario. Se il comportamento dell’anti-idrogeno differisse anche nel minimo dettaglio da quello dell’idrogeno ordinario, i fisici dovrebbero ripensare o abbandonare molte delle idee consolidate sulla simmetria tra materia e antimateria. Lo storico lavoro di Newton sulla gravità fu presumibilmente suggerito dall’osservazione di una mela che cadeva sulla terra, ma un'”anti-mela” sarebbe caduta allo stesso modo? Si crede che l’antimateria “funzioni” sotto la gravità allo stesso modo della materia, ma se la natura ha scelto diversamente, dobbiamo scoprire come e perché.
Il prossimo passo è verificare se l’anti idrogeno “funziona” davvero bene come l’idrogeno ordinario. I confronti possono essere fatti con enorme precisione, fino a una parte su un milione di trilioni, e anche un’asimmetria su questa piccola scala avrebbe enormi conseguenze per la nostra comprensione dell’universo. Verificare tale asimmetria significherebbe tenere fermi gli anti-atomi per secondi, minuti, giorni o settimane. Le tecniche necessarie per conservare l’antimateria sono in intenso sviluppo al CERN. Nuovi esperimenti sono attualmente in fase di pianificazione, per catturare l’antimateria in bottiglie o trappole elettriche e magnetiche che consentono analisi di alta precisione.
La prima creazione di atomi di antimateria al CERN ha aperto la porta all’esplorazione sistematica dell’anti-mondo.
1. Il CERN, il Laboratorio europeo di fisica delle particelle, ha sede a Ginevra. Attualmente, i suoi Stati membri sono: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Ungheria, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Polonia, Portogallo, Repubblica Slovacca, Spagna, Svezia, Svizzera e Regno Unito. Israele, Giappone, Federazione Russa, Turchia, Commissione Europea e Unesco hanno lo status di osservatore.