Tra i magneti superconduttori e le pareti criogeniche di un laboratorio della Northwestern University, una singola particella di antimateria è rimasta sospesa nel vuoto per diversi mesi. L’esperimento si inserisce nell’annoso tentativo della fisica moderna di comprendere come mai l’universo sia dominato dalla materia normale, pur essendo stato generato, secondo le teorie cosmologiche ufficiali, con un’uguale quantità di materia e antimateria al momento del Big Bang. Ogni volta che una particella e la sua controparte si incontrano, infatti, si annichiliscono a vicenda in un istante, rilasciando una piccola scarica di energia pura. L’equipe guidata dal fisico Gerald Gabrielse e dal ricercatore Tom Myers è riuscita nell’impresa di catturare e isolare un positrone, l’equivalente a carica positiva dell’elettrone, rallentandone drasticamente la folle corsa iniziale. I positroni prodotti dal decadimento radioattivo di un isotopo di sodio emergono infatti a velocità prossime all’ottantotto percento di quella della luce, rendendo quasi impossibile il loro blocco prima che entrino in contatto con la materia ordinaria presente nello strumento. Per ridurre questa enorme energia cinetica, i ricercatori hanno fatto passare le particelle attraverso un cristallo di tungsteno, permettendo loro di cedere energia alle strutture atomiche del materiale senza essere immediatamente distrutte.
I pochissimi positroni sopravvissuti si sono poi uniti temporaneamente a un elettrone formando positronio in uno stato quantistico altamente eccitato, una configurazione transitoria che ha consentito di indirizzare l’antiparticella dentro una trappola di Penning. Un’apertura di appena seicentoquaranta micrometri ha lasciato passare la struttura prima che un campo elettrico rimuovesse l’elettrone, confinando il singolo positrone al centro della cavità grazie all’azione combinata di campi elettrici e magnetici a una temperatura di soli trecento millikelvin. L’isolamento prolungato ha permesso al team di osservare i Salti energetici quantistici e le variazioni di spin del positrone senza alterarne lo stato, un passo essenziale per confrontare con precisione senza precedenti il momento magnetico del positrone con quello dell’elettrone. Questo confronto consentirà nei prossimi mesi di verificare la simmetria CPT, il principio fondamentale che impone proprietà speculari tra materia e antimateria e la cui eventuale violazione aprirebbe scenari inediti nella comprensione delle forze fondamentali dell’universo.
