Ora sappiamo quando gli atomi di antidrogeno vengono prodotti

Atomi di anti-idrogeno freddi (con temperatura attorno al K o sub K) sono uno strumento molto potente per verificare la validita’ di principi fondamentali della  fisica. Il progetto di esperimenti molto sensibili richiede di sintetizzare in laboratorio anti-idrogeno in condizioni molto ben controllate, cioè  con posizione, energia, stato quantico e istante al quale vengono prodotti ben conosciuti. L’articolo della collaborazione AEgIS pubblicato l’8 febbario 2021 sulla rivista Communications Physics  (https://www.nature.com/articles/s42005-020-00494-z) presenta i risultati sulla produzione impulsata di anti-idrogeno in cui il 90% degli atomi è prodotto entro un intervallo di soli 250 ns. Questo risultato migliora di un fattore 1000 la conoscenza dell’istante di produzione rispetto a metodi pre-esistenti.

I risultati sono stati ottenuti durante la presa dati nel 2018 al CERN presso l’Antiproton Decelerator. Il processo utilizzato è lo scambio carica tra positronio  – formato lanciando positroni su un bersaglio di silicio nanoporoso ed eccitato con laser impulsati – e antiprotoni, raffreddati e confinati in trappole elettromagnetiche (come indicato nella figura).

Il numero di eventi osservati è 79 e solamente  33.4 ± 4.6 eventi simili (segnali di fondo)  dovuti a annichilazione di antiprotoni sarebbero attesi in assenza di formazione di anti-idrogeno. Quindi la probabilta’ che l’osservazione non corrisponda ad antidrogeno e’ solamente di 1 parte su 3.5 milioni.

Il piccolo numero di anti-atomi osservato è consistente con quello atteso nelle specifiche condizioni sperimentali e questo indica che un flusso maggiore di atomi sarà ottenibile con un numero maggiore di antiprotoni, atomi di positronio e diversa geometria della zona di interazione.

Il controllo dell’istante di produzione di anti-idrogeno è una milestone importante verso lo scopo principale di AEgIS, cioè  la misura diretta della accelerazione di gravità su antimateria.