Catturata l'antimateria Ci potrà spiegare i segreti dell’universo

Immaginiamo di avere tanti mattoni. Avendo la colla giusta possiamo costruire muri, case e tante altre strutture, inclusi i grattacieli. La materia è fatta di mattoni e colle. Per l'antimateria non basta avere gli antimattoni. Ci vogliono anche le anticolle. Il mondo per esistere ha bisogno di quattro colle: quella gravitazionale, quella elettromagnetica, quella nucleare e quella subnucleare. La colla gravitazionale ci tiene legati alla Terra e fa cadere le pietre sempre dall'alto verso il basso. La colla elettromagnetica serve per fare la luce, gli atomi, le molecole e le strutture a noi familiari come sono i fiori, gli alberi, e i nostri cinque sensi: tatto, olfatto, gusto, vista e udito. Per fare i nuclei degli atomi ci vuole la colla nucleare che è il risultato di un'altra forza fondamentale da cui essa nasce. Questa forza è detta subnucleare.

Domanda: come la mettiamo con le diverse colle? Noi fisici, per motivi sui quali sorvoliamo, siamo convinti che la colla e l'anticolla gravitazionale siano indistinguibili. E così pure la colla e l'anticolla elettromagnetica (chi scrive lo ha dimostrato sperimentalmente). Lo stesso vale per colla e anticolla subnucleari. Per la colla nucleare ci sono problemi teorici, come, nella sua lezione d'apertura alla Conferenza celebrativa dei 30 anni dalla scoperta dell'antimateria nucleare, ha detto il padre di Rhic, Tsung Dao Lee: a garantire l'esistenza di tutti gli antinuclei non è la teoria ma la scoperta sperimentale del 1965 al Cern di Ginevra.

Con la formidabile macchina denominata Rhic (Relativistic Heavy Ion Collider) di cui è padre colui che fu pupillo di Fermi in Usa, Tsung Dao Lee, è stata data un'ulteriore conferma di ciò che chi scrive ha scoperto al Cern (Ginevra) nel lontano 1965: l'esistenza del primo esempio di Antimateria nucleare.

Questo antinucleo era (ed è) fatto con un antiprotone e un antineutrone. L'esperimento del 1965 dimostra che l'anticolla nucleare permette a un antiprotone e a un antineutrone di stare appiccicati esattamente come fanno un protone e un neutrone. Colla nucleare e anticolla nucleare agiscono in modo identico ed è pertanto garantito che debbono esistere tutti gli antinuclei; essi sono tutti fatti con un certo numero di antiprotoni e antineutroni. L'antielio è fatto con due antiprotoni e due antineutroni. Il nucleo di antiossigeno è fatto con otto antiprotoni e otto antineutroni. Dovrà esistere anche l'antiuranio che è fatto con 92 antiprotoni e 146 antineutroni, per un totale di 238 antiparticelle nucleari.
L'esistenza dell'antimateria nucleare ha attraversato un lungo periodo di crisi nel secolo scorso per due motivi: il primo sperimentale, l'altro teorico. Il motivo sperimentale era dovuto al fatto che nessuno riusciva a scoprirne l'esistenza. E infatti producendo dieci milioni di particelle subnucleari nessuna di esse aveva le proprietà cercate. E cioè di essere il primo esempio di antimateria nucleare; per scoprirla chi scrive ha dovuto migliorare di ben dieci volte la potenza rivelatrice delle tecnologie subnucleari, la più importante essendo quella che misura i tempi di volo (Tof). È così stato possibile dimostrare che era necessario analizzare non dieci bensì centomilioni di particelle subnucleari per averne una con le proprietà cercate. È la stessa tecnologia Tof - componente vitale dell'esperimento Ams - che andrà nella ISS (International space station) con lo shuttle Endeavour il 29 aprile.

L'esperimento Ams ha tra gli obiettivi la ricerca di antimateria nello Spazio. Per quello che si può capire l'Universo sembra fatto solo di materia. Però ai temi del Big Bang l'equilibrio tra materia e antimateria era perfetto. Per nostra fortuna questo equilibrio è stato rotto. Se fosse rimasto perfetto noi non potremmo essere qui. Venne l'annichilazione: processo in cui materia e antimateria si trasformarono in fotoni (quanti di luce) e neutrini. In questa totale distruzione reciproca, una frazione di miliardesima parte di materia venne favorita. Noi siamo qui grazie a questa piccolissima violazione della Legge di simmetria nell'annichilazione tra materia e antimateria. Nel 1964 venne scoperta nella fisica dei «mesoni cappa» una violazione della stessa Legge di simmetria che, se applicata ai tempi del Big Bang, potrebbe spiegare come mai, anche se di poco, prevalse la materia sull'antimateria.

Siamo però al livello di modelli teorici con problemi ancora da risolvere, non di certezze sperimentali. Ecco perché la Nasa ha deciso di lanciare Ams.

Come ha detto il responsabile dell'esperimento, l'amico e Nobel Sam Ting, una cosa è certa: l'antimateria nucleare esiste, come dimostra la scoperta al Cern di Ginevra nel 1965. Se esiste anche nel cosmo i nostri amici astrofisici, sull'evoluzione cosmica partendo dal Big Bang, dovranno riscrivere tutto.