Tenere l’antimateria intrappolata per mesi e controllarne i movimenti quantistici: è il risultato ottenuto alla Northwestern University con un singolo positrone, l’antiparticella dell’elettrone. Il lavoro apre la strada a un confronto più preciso fra materia e antimateria. La ricerca, pubblicata il 21 ottobre su Physical Review Letters, descrive il dispositivo necessario per compiere quel passo.
Come si trattiene un positrone senza toccarlo
Un normale recipiente non basta: quando un positrone incontra un elettrone, la coppia può annichilarsi. I ricercatori lo hanno quindi isolato in un vuoto quasi perfetto, usando campi elettrici e magnetici per tenerlo lontano dalle pareti.
La particella proviene dal decadimento del sodio-22. Dopo averla rallentata e catturata, il gruppo guidato da Gerald Gabrielse l’ha portata in un ambiente raffreddato a circa 300 millikelvin, appena 0,3 gradi sopra lo zero assoluto. La sfida non era soltanto conservarla, ma renderne osservabili e controllabili gli stati di energia.
Antimateria intrappolata, un livello di energia alla volta
Il sistema è un ciclotrone quantistico a un solo positrone. Nello studio originale, gli autori descrivono una trappola di Penning che permette di lavorare con quella particella isolata. L’energia del suo moto può assumere valori discreti: è questa struttura quantistica a offrire una possibilità di misura particolarmente accurata.
Come illustra il comunicato della Northwestern University, impulsi di microonde opportunamente regolati consentono di indurre e rilevare passaggi fra livelli. Il risultato prepara nuove misure del momento magnetico del positrone, una proprietà legata al suo comportamento magnetico.
Il confronto con l’elettrone deve ancora arrivare
L’obiettivo è confrontare il momento magnetico del positrone con quello dell’elettrone, mettendo alla prova una simmetria fondamentale del Modello standard, indicata con la sigla CPT. Il dispositivo offre uno strumento per cercare eventuali differenze con maggiore precisione.
Non è stata annunciata una violazione di quella simmetria: il risultato riguarda il controllo della particella e la possibilità di effettuare il confronto. La distinzione conta, perché un apparato più sensibile rende più severa una verifica, ma non ne anticipa l’esito. Una particella rimasta isolata per mesi diventa così un laboratorio per interrogare le regole della fisica.
