Ipernucleo di antimateria più pesante mai realizzato

I fisici hanno analizzato per la prima volta un nuovo ipernucleo di antimateria più pesante scoperto finora negli esperimenti, l'antihyperhydrogen-4

I fisici della Collaborazione STAR hanno osservato per la prima volta un nuovo ipernucleo di antimateria, l'antihyperhydrogen-4. Questo studio, condotto da ricercatori dell'Istituto di fisica moderna (IMP) dell'Accademia cinese delle scienze, è stato pubblicato su Nature (1).

La fisica attuale presuppone che le proprietà della materia e dell’antimateria siano simmetriche e che alla nascita dell’universo esistessero quantità uguali di materia e antimateria. Tuttavia, qualche misterioso meccanismo fisico causò l’annientamento della maggior parte della materia e dell’antimateria, lasciando sopravvivere solo circa una su dieci miliardi di particelle di materia. Queste particelle formavano il mondo materiale che vediamo oggi.

«Cosa ha causato la differenza nelle quantità di materia e antimateria nell'universo? Per rispondere a questa domanda, un approccio importante è creare nuova antimateria in laboratorio e studiarne le proprietà», ha affermato il professor QIU Hao (2) dell'Institute of Modern Physics (IMP).

Nel mondo odierno dominato dalla materia, l'antimateria è estremamente rara perché si annichila facilmente con la materia circostante. I nuclei di antimateria e gli ipernuclei di antimateria (nuclei contenenti iperoni come Lambda) formati combinando diversi antibarioni sono ancora più difficili da produrre. Da quando l’equazione di Dirac indicò l’esistenza dell’antimateria nel 1928, gli scienziati hanno scoperto solo sei tipi di (iper)nuclei di antimateria in quasi un secolo.

L’antihyperhydrogen-4 appena scoperto è stato prodotto presso il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) negli Stati Uniti. L'RHIC può accelerare i fasci di ioni pesanti quasi alla velocità della luce e farli collidere. Queste collisioni simulano in laboratorio le condizioni dell’universo primordiale, producendo palle di fuoco con temperature di diversi trilioni di gradi, che contengono quantità approssimativamente uguali di materia e antimateria. Mentre la palla di fuoco si espande e si raffredda rapidamente, parte dell’antimateria sfugge all’annichilazione con la materia e viene rilevata dal rilevatore STAR.

L’antihyperhydrogen-4 è composto da un antiprotone, due antineutroni e un iperone anti-Lambda. A causa della presenza dell'iperone anti-Lambda instabile, l’antihyperhydrogen-4 decade dopo aver percorso solo pochi centimetri.

«Dopo aver analizzato i dati sperimentali di circa 6,6 miliardi di eventi di collisione di ioni pesanti, abbiamo ricostruito l'antihyperhydrogen-4 dai suoi prodotti di decadimento antielio-4 e il mesone p +, e identificato un segnale di circa 16 antihyperhydrogen-4», ha affermato WU Junlin, PhD studente presso l'Institute of Modern Physics (IMP).

Riferimenti:

(1) Observation of the antimatter hypernucleus

(2) QIU Hao

Descrizione foto: L’antihyperhydrogen-4 creato in una collisione di ioni pesanti. - Credit: Institute of Modern Physics (IMP).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Physicists Discover Heaviest Antimatter Hypernucleus to Date