Un recente studio pubblicato sulla prestigiosa rivista Science Advances segna un importante passo avanti nella ricerca sull’antimateria grazie all’esperimento Aegis (Antimatter experiment: gravity interferometry and spectroscopy), condotto al Cern con la collaborazione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).
Questo progetto, che fa parte degli esperimenti attivi nella Antimatter Factory del Cern, ha sviluppato un metodo innovativo per studiare l’antimateria utilizzando un sensore comunemente presente nelle fotocamere digitali dei telefoni cellulari. Questa tecnologia, fino a ora utilizzata principalmente per scatti fotografici, è stata “hackerata” per diventare uno strumento di alta precisione nella rivelazione delle antiparticelle.
La tecnologia Cmos
I ricercatori di Aegis hanno preso ispirazione dai sensori CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), elementi fondamentali nei dispositivi digitali moderni. Questi sensori, caratterizzati da pixel di silicio di dimensioni inferiore a un micrometro, sono noti per la loro capacità di catturare dettagli finissimi. Utilizzando queste microscopiche unità di misura, gli scienziati hanno raggiunto una risoluzione senza precedenti, stabilendo un nuovo record mondiale nella rivelazione delle annichilazioni di antimateria. Grazie alla modifica di questi sensori, i ricercatori sono riusciti a determinare la posizione dell’impatto degli antiprotoni sul sensore con una precisione di 600 nanometri, un valore che supera di gran lunga le prestazioni dei rivelatori tradizionali.
Un passo verso verifica del principio equivalenza
L’esperimento Aegis ha come obiettivo scientifico quello di misurare l’accelerazione gravitazionale dell’antidrogeno, un compito cruciale per verificare la validità del principio di equivalenza debole, formulato da Albert Einstein nella sua teoria della relatività generale. Questo principio afferma che la massa inerziale e la massa gravitazionale sono equivalenti, un concetto che ha rivoluzionato la nostra comprensione della fisica. Sebbene fino ad ora questa teoria abbia mostrato un’eccellente validità, rimane ancora aperta la questione se essa si applichi anche all’antimateria. Gli esperimenti Aegis intendono rispondere a questa domanda fondamentale.
Ophanim: il sensore fotografico più potente al mondo
Per raggiungere tali risultati, gli scienziati hanno sviluppato un innovativo rivelatore denominato Ophanim (Optical Photon and Antimatter Imager), che integra ben 60 sensori CMOS in un singolo dispositivo. Ophanim, con i suoi 3840 milioni di pixel (3840 Mpixel), è il rivelatore fotografico più potente mai realizzato. Questo sistema combinato offre non solo una straordinaria risoluzione, ma anche una vasta area di raccolta delle particelle, permettendo di analizzare fenomeni di alta complessità in modo efficace.
Ruggero Caravita, ricercatore Infn del Tifpa di Trento e responsabile della collaborazione Aegis, ha dichiarato: “Questo sensore rappresenta un vero e proprio punto di svolta per l’osservazione della piccola deviazione causata dalla gravità in un fascio di antidrogeno che si muove orizzontalmente. I risultati potranno avere un impatto significativo non solo nell’ambito della fisica delle particelle, ma anche in altri settori di ricerca che richiedono alte precisioni.”
Un record storico e un futuro promettente
Con una risoluzione paragonabile a quella raggiunta negli esperimenti di tracciamento a emulsione, come quello Opera ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso nel 2008, il nuovo dispositivo dimostra che la modalità elettronica è finalmente all’altezza delle classiche tecniche di rivelazione. Questa innovazione rende i dati immediatamente accessibili e analizzabili, semplificando enormemente il processo di interpretazione.
L’esperimento Aegis rappresenta un’ulteriore dimostrazione della capacità della fisica contemporanea di combattere i limiti tecnologici e di sfruttare tecnologie di uso comune per scopi altamente avanzati. Grazie alle nuove frontiere aperte da questo studio, la ricerca sull’antimateria potrà proseguire su basi più solide, illuminando vie nuove verso una comprensione più profonda dell’universo e dei suoi misteri fondamentali.
