"Tutte le nostre osservazioni trovano completa simmetria tra materia e antimateria, quindi il nostro universo non avrebbe dovuto esistere", afferma Christian Smorra della collaborazione BASE presso il centro di ricerca del CERN. “Deve esserci asimmetria da qualche parte, ma non capiamo esattamente dove. Cosa rompe la simmetria, qual è la fonte?"
La ricerca continua. Fino ad ora non è stata trovata alcuna differenza tra protoni e antiprotoni e ciò potrebbe spiegare l'esistenza della materia nel nostro universo. Tuttavia, i fisici in collaborazione con BASE presso il Centro di ricerca del CERN sono stati in grado di misurare la forza magnetica degli antiprotoni con una precisione senza precedenti. Tuttavia, questi dati non hanno fornito alcuna informazione su come si è formata la materia nell'universo primordiale, poiché particelle e antiparticelle avrebbero dovuto distruggersi completamente a vicenda.
Le ultime misurazioni BASE hanno mostrato la completa identità di protoni e antiprotoni, confermando ancora una volta il Modello Standard della fisica delle particelle. Gli scienziati di tutto il mondo utilizzano una varietà di metodi per trovare almeno alcune differenze, di qualsiasi entità. Lo squilibrio materia-antimateria nell'universo è uno degli argomenti di discussione più caldi nella fisica moderna.
La collaborazione multinazionale BASE al CERN riunisce scienziati di università e istituti di tutto il mondo. Confrontano con grande precisione le proprietà magnetiche di protoni e antiprotoni. Il momento magnetico è una componente importante delle particelle e può essere rappresentato approssimativamente come l'equivalente di un magnete a barra in miniatura. Il cosiddetto fattore g misura la forza del campo magnetico.
"La grande domanda è se l'antiprotone abbia lo stesso magnetismo del protone", spiega Stephan Ulmer, un portavoce del gruppo BASE. "Ecco un puzzle che dobbiamo risolvere."
La collaborazione BASE ha presentato misurazioni ad alta precisione del fattore g antiprotone nel gennaio 2017, ma le misurazioni attuali sono molto più accurate. L'attuale misurazione ad alta precisione ha determinato il fattore g a nove cifre significative. Ciò equivale a misurare la circonferenza della terra con l'approssimazione di quattro centimetri. Il valore 2,7928473441 (42) è 350 volte più accurato rispetto ai risultati pubblicati a gennaio.
"Questo incredibile aumento della precisione in un periodo di tempo così breve è reso possibile da tecniche completamente nuove", afferma Ulmer. Gli scienziati hanno prima preso due antiprotoni e li hanno analizzati usando due trappole di Penning.
Gli antiprotoni vengono creati artificialmente al CERN e gli scienziati li immagazzinano intrappolati in un esperimento. Gli antiprotoni dell'attuale esperimento sono stati isolati nel 2015 e misurati da agosto a dicembre 2016. In effetti, questo è il periodo di ritenzione dell'antimateria più lungo di tutti i tempi. Gli antiprotoni hanno trascorso 405 giorni nel vuoto, in cui c'erano dieci volte meno particelle che nello spazio interstellare. Sono stati utilizzati un totale di 16 antiprotoni, raffreddati quasi allo zero assoluto.
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Il fattore g misurato dell'antiprotone è stato confrontato con il fattore g del protone, misurato con incredibile precisione nel 2014. Alla fine non è stata trovata alcuna differenza. Ciò conferma la simmetria CPT, secondo la quale l'universo ha una simmetria fondamentale tra particelle e antiparticelle.
Ora gli scienziati di BASE dovranno sviluppare e implementare metodi per una misurazione ancora più precisa delle proprietà del protone e dell'antiprotone al fine di trovare la risposta alla domanda di interesse per tutti.
