C’è qualcosa di profondamente affascinante nel pensare che tutta la materia che ci circonda – pianeti, stelle, gatti, cappuccini e perfino noi stessi – esista solo perché, all’inizio dei tempi, una minuscola preferenza è andata alla materia rispetto all’antimateria. Una preferenza infinitesimale, ma sufficiente a far nascere l’universo come lo conosciamo. Eppure, nessuno sa davvero spiegare perché sia andata così.
Un qubit di antimateria apre nuove strade nella fisica quantistica
Secondo la fisica teorica, il Big Bang avrebbe dovuto generare materia e antimateria in parti perfettamente uguali. Ma siccome queste due, quando si incontrano, si annichiliscono trasformandosi in pura energia, la logica suggerirebbe che oggi dovremmo nuotare in un universo vuoto, senza un grammo di materia. E invece siamo qui, con i nostri problemi quotidiani e le nostre galassie in espansione. Qualcosa non torna.
È proprio inseguendo questo mistero che i ricercatori dell’esperimento BASE al CERN hanno raggiunto un traguardo straordinario. Sono riusciti a creare e mantenere stabile per quasi un minuto un qubit di antimateria, partendo da un singolo antiprotone. Ok, lo so, “qubit” suona subito come roba da computer quantistici futuristici e magari un po’ fuori portata per chi non è un fisico teorico. Ma in questo caso, il qubit non serve per elaborare dati: è piuttosto un microscopico “strumento di misura” quantistico, capace di rivelare con precisione mai vista le proprietà più intime dell’antimateria.
La sfida era gigantesca: l’antimateria non si può toccare, letteralmente. Appena entra in contatto con la materia ordinaria, puff, sparisce. Così i ricercatori hanno usato una trappola di Penning, una sorta di prigione invisibile fatta di campi elettrici e magnetici, per isolare l’antiprotone dal resto del mondo. Lì dentro, come in una danza delicatissima, ne hanno manipolato lo spin – una proprietà quantistica che non ha niente a che vedere con il girare su se stessi, anche se il nome lo suggerisce. Lo hanno mantenuto in uno stato di sovrapposizione quantistica, come se fosse contemporaneamente in due condizioni opposte.
E tutto questo per cosa? Per provare a mettere sotto stress una delle leggi più fondamentali della fisica: la simmetria CPT, quella che dice che materia e antimateria dovrebbero comportarsi in modo perfettamente speculare. Finora, nessuno ha trovato deviazioni. Ma se anche solo una briciola di asimmetria saltasse fuori, potremmo finalmente avere una risposta alla domanda più vertiginosa di tutte: perché esistiamo?
Il futuro? Ancora più promettente. Il team sta lavorando a una versione portatile della trappola, il progetto BASE-STEP, per portare gli antiprotoni fuori dal CERN, in luoghi meno “rumorosi” dal punto di vista magnetico, e ottenere risultati ancora più precisi. Forse siamo ancora lontani dalla grande rivelazione, ma passo dopo passo, ci stiamo avvicinando. E la fisica, ancora una volta, si dimostra la più poetica delle scienze.
