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Sullo Shuttle alla scoperta dell'Antimondo ESPERIMENTO ITALIANO Sullo Shuttle alla scoperta dell'Antimondo Per le particelle cosmiche una «rete» 100.000 volte migliore delle precedenti LO Shuttle che in questi giorni orbiterà sulle nostre teste ha a bordo il primo esperimento scientifico che sarà installato sulla Stazione spaziale internazionale nel 2002: è lo Spettrometro Magnetico Alfa (Ams), un rivelatore basato su tecnologia italiana in grado di analizzare con una precisione centomila volte migliore che nel passato la composizione dei raggi cosmici, cioè le particelle che muovendosi tra le galassie a velocità prossime a quelle della luce, ci portano informazioni su regioni molto distanti dell'universo. Una sensibilità così spinta permetterà ad Ams di affrontare due problemi fondamentali dell'astrofisica: il mistero della scomparsa dell'antimateria e l'enigma della massa mancante dell'universo. Una donna, l'astronauta Nasa Janet Lynn Kavandi, un ingegnere chimico di 39 anni al suo primo volo nello spazio, terrà a battesimo Ams controllando il suo funzionamento durante i dieci giorni della missione. Nonostante l'antimateria sia stata scoperta più di 60 anni fa, essa continua ad affascinare sia gli scienziati che i non addetti ai lavori. La scoperta dell'antimateria è uno dei casi in cui una scoperta rivoluzionaria è stata effettuata prima in modo teorico che sperimentale. L'antielettrone o positrone fu infatti postulato da Dirac (che ricevette per questa teoria il Nobel nel 1933) ma rivelato solo qualche anno dopo da Anderson (premiato anche lui con il Nobel nel 1936). L'antimateria è uno stato simmetrico della materia rispetto ad alcune proprietà fondamentali, come la carica elettrica. Particelle e antiparticelle hanno la tendenza a distruggersi a vicenda e non possono coesistere a lungo. Al momento del Big-Bang, l'universo era composto in parti uguali di materia ed antimateria. Nei primissimi istanti però i destini di materia e antimateria si sono separati. Ad esempio la nostra galassia e le galassie circostanti sono composte interamente da materia. L'antimateria potrebbe invece essere completamente scomparsa oppure essere concentrata in antigalassie e antistelle in modo simmetrico alla materia. L'obiettivo di Ams è quello di stabilire quale sia stato il destino dell'antimateria, rivelandone le tracce nei raggi cosmici che arrivano nel nostro sistema solare. La sensibilità di Ams è tale che è in grado di rivelare una particella di antimateria in dieci miliardi di particelle di materia, come se durante un temporale a Boma si potesse rivelare una goccia di inchiostro che in qualche punto della città stia cadendo mescolata alle gocce di pioggia. La rivelazione di un solo antinucleo di elio nei raggi cosmici basterebbe a rivoluzionare la nostra comprensione dell'universo. Altrettanto affascinante è la ricerca tesa a determinare la causa della massa invisibile, a capire cioè a cosa sia dovuta l'attrazione gravitazionale che regola i moti delle stelle e delle galassie. Sulla base di tutte le osservazioni disponibili gli ammassi di stelle si spostano con traiettorie spiegabili solo se la massa dell'universo è circa 510 volte più grande di quella che si riesce a determinare osservandone la parte luminosa, quella cioè che emette radiazione visibile o comunque rivelabile con opportuni telescopi. Una delle ipotesi su cui maggiormente si concentra l'interesse degli scienziati è che tale materia sia dovuta a particelle elementari molto pesanti, chiamate neutralini, previste dalle teorie supersimmetriche, particelle ricercate attivamente anche negli acceleratori di parti¬ celle. Cercando le tracce dell'annichilazione di neutralini che collidono tra di loro producendo particelle di antimateria (antiprotoni, positroni) e fotoni, Ams potrebbe determinare la composizione della massa mancante dell'universo. L'esperimento Ams è realizzato da una collaborazione internazionale di scienziati europei, cinesi, americani e russi. L'esperimento si basa su un magnete permanente di 2000 chili, costruito in Cina, equipaggiato da sensibilissimi rivelatori di particelle costruiti in Italia. I rivelatori di particelle sono i più grandi mai realizzati per un esperimento nello spazio e utilizzano le tecniche sviluppate nell'ultimo decennio dall'Infn (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) per gli esperimenti con gli acceleratori di particelle. Essi sono stati rea¬ lizzati da gruppi di ricercatori dell'Università di Bologna e Perugia in collaborazione con le principali industrie aerospaziali italiane, con il supporto dell'Infn e dell'Asi. L'Italia ha una lunga tradizione in queste campo, specialmente nella ricerca di forme complesse di antimateria, quali antinuclei atomici e antiatomi. La scoperta dell'antiprotone fatta da Emilio Segrè (premio Nobel del 1959) è stata seguita nel 1965 dalla scoperta dell'antinucleo di deuterio, fatta da Antonino Zichichi nel 1965, e, più recentemente dalla scoperta dei primi antiatomi di idrogeno da parte di Macrì nel 1995. Le due ultime scoperte sono state compiute con gli acceleratori del Cern di Ginevra, e hanno confermato che la simmetria fra materia e antimateria può essere estesa a legami complessi di particelle elementari, e forse anche a grandi strutture come stelle o galassie. Ed è proprio la verifica dell'esistenza di un «antimondo» uno degli obiettivi principali dell'esperimento Ams. Roberto Battiston Università di Perugia