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La direzione in cui cade l'antimateria

17.11.2018

Dal corso di fisica della scuola, sappiamo che un martello e la piuma più leggera, essendo posti nel vuoto, cadranno in superficie nello stesso momento. Lo hanno chiaramente dimostrato gli astronauti americani della missione Apollo 15, e ora gli scienziati dell'organizzazione europea per la ricerca nucleare CERN stanno progettando di aggiungere un elemento esotico a questo semplice esperimento, "lanceranno" particelle di antimateria in una camera a vuoto e osserveranno gli effetti delle forze gravitazionali su di essi. Ed è del tutto possibile che l'antimateria "cadrà" a causa della sua anti-natura.

Nel nostro mondo, ogni particella elementare ha una coppia che le corrisponde in tutti i parametri, fatta eccezione per la carica elettrica opposta. Se una particella ordinaria e un'antiparticella si scontrano nello spazio, si annullano a vicenda, trasformandosi in pura energia. Naturalmente, una tale proprietà dell'antimateria rende difficile ottenerla, conservarla e studiarla. Nel 2010, gli scienziati del CERN sono stati in grado di intrappolare magneticamente e studiare l'antimateria, anche se il tempo di conservazione dell'antimateria era solo di una frazione di secondo. Ma l'anno successivo, il tempo di ritenzione dell'antimateria in una trappola è stato aumentato a 16 minuti.

Le teorie fisiche esistenti prevedono che le forze gravitazionali dovrebbero agire sull'antimateria esattamente allo stesso modo della materia normale. Ma questa ipotesi deve essere verificata nella pratica, perché anche piccole deviazioni della teoria dalla pratica possono apportare enormi cambiamenti al modello standard esistente della fisica delle particelle. Nell'ambito di tali esperimenti di "verifica", diversi anni fa, un gruppo di scienziati del CERN ha studiato lo spettro ottico dell'antiidrogeno e ha scoperto che questo spettro è assolutamente identico allo spettro dell'idrogeno normale.

Un'altra questione fondamentale è come l'antimateria reagisce alle forze di gravità. Secondo la teoria, le particelle di antimateria dovrebbero cadere in un campo gravitazionale allo stesso modo delle particelle di materia ordinaria. Ma c'è una possibilità su un milione che le particelle di antimateria cadano nella direzione opposta. E questo può essere conosciuto solo liberando l'antimateria dall'"abbraccio" della trappola elettromagnetica che la tiene.

Il problema dell'antimateria e della gravità sarà studiato in due esperimenti in cui, subito dopo aver ricevuto particelle di antimateria, verranno spente le trappole magnetiche che le trattengono. E i sensori sensibili registreranno esplosioni di energia e la loro posizione esatta. Sulla base dei dati ottenuti, gli scienziati calcoleranno la traiettoria del movimento delle particelle di antimateria e misureranno l'entità degli effetti degli effetti delle forze gravitazionali su di esse.

La principale differenza tra i due esperimenti è il metodo per ottenere l'antimateria e la sua preparazione per essere lanciata in caduta libera. Il primo degli esperimenti, ALPHA-g, si basa sull'hardware già esistente dell'esperimento ALPHA, che consente agli scienziati di creare e intrappolare l'antimateria. Gli antiprotoni vengono prodotti utilizzando l'Antiproton Decelerator (AD) e combinati con i positroni per creare atomi di antiidrogeno neutri. È la natura neutra degli atomi di antiidrogeno che consente di evitare l'influenza di altre forze su di esso e di misurare con precisione l'influenza delle forze gravitazionali.

Il secondo esperimento, GBAR, prende gli antiprotoni dal moderatore ELENA e li combina con i positroni da un piccolo acceleratore lineare. Gli antiprotoni (ioni antiidrogeno) vengono raffreddati fino a 10 microkelvin e convertiti in atomi neutri con l'aiuto della luce laser. Gli antiatomi risultanti cadono in una trappola preparata, dove vengono ulteriormente studiati.

Sfortunatamente, questi esperimenti richiedono molto tempo per essere completati. E la situazione è aggravata dal fatto che tra poche settimane gli acceleratori del CERN verranno chiusi nuovamente per due anni, durante i quali verranno radicalmente potenziati, il che porterà alla trasformazione dell'attuale Large Hadron Collider in una struttura di nuova generazione, il Large Hadron Collider ad alta luminosità (High-Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC). Ma gli scienziati degli esperimenti GBAR e ALPHA-g si aspettano che il tempo rimanente dovrebbe essere sufficiente per condurre la parte sperimentale della ricerca e sarà possibile elaborare i dati raccolti in questo caso un po' più tardi.

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Il cuore del PC è un processore ibrido AMD RX-427BB. Appartiene alla generazione Bald Eagle e contiene quattro core di processore con una frequenza di 2,7 / 3,6 GHz e una GPU Radeon R7 con 512 stream processor. Opzionalmente c'è la possibilità di installare una scheda professionale FirePro W2100.

La quantità massima di RAM può arrivare fino a 16 GB. Gli SSD M.2 sono forniti per l'archiviazione dei dati. Nella configurazione di base, il PC consente di visualizzare un'immagine su quattro monitor, per i quali dispone del numero appropriato di porte DisplayPort 1.2. L'aggiunta di un acceleratore discreto aggiunge altre due porte.

Inoltre, sono disponibili connettori USB 3.0 (x3), USB 2.0 (x6), PS / 2, LPT, COM (x2) e Gigabit Ethernet. Il dispositivo sarà in vendita il mese prossimo al prezzo di $ 600.

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