Schema dell'esperimento (a sinistra) e contrasto delle frange d'interferenza misurato (a destra), confrontato con le previsoni classiche (in arancio) e quantistiche (in blu).
L’annuncio della rivista Physics World di includere l’Interferometria con Antimateria tra i Top-10 Breakthrough Experiments del 2019 premia il lavoro del gruppo QUPLAS, culminato nella sua recente pubblicazione su Science Advances [1].
QUPLAS (Quantum interferometry and gravitation with Positrons and LASers) è una collaborazione tra il Politecnico di Milano, la sezione di Milano dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), l’Università degli Studi di Milano e l’Albert Einstein Centre (AEC) and Laboratory for High Energy Physics (LHEP) dell’Università di Berna.
Questo esperimento è la versione con antimateria dell’esperimento di interferenza da una doppia fenditura con singole particelle proposto a livello concettuale da Einstein nel 1927 e considerato da Feynman nelle sue lezioni come l’essenza del “mistero” della Fisica Quantistica. L’esperimento, che Feynman considerava irrealizzabile, venne eseguito con elettroni dal gruppo di Bologna di Merli, Missiroli e Pozzi nel 1976, e giudicato “il più bello della fisica” dalla stessa rivista Physics World. I ricercatori di QUPLAS hanno ora realizzato per la prima volta lo stesso effetto con una particella di antimateria: il positrone (anti-elettrone).
L’antimateria, prevista in seguito alla sintesi di Relatività Speciale e Meccanica Quantistica conseguente l’equazione di Dirac è stata osservata per la prima volta nel 1932 ed è presewnte in minima parte nell’Universo osservabile. Questa sua assenza è uno dei misteri più importanti e dei problemi irrisolti della fisica contemporanea.
In QUPLAS è stato impiegato il fascio di positroni del laboratorio L-NESS del Politecnico di Milano (campus di Como), avente una energia compresa tra 8 e 18 keV. L’interferometro utilizzato per l’esperienza funzionava in modalità Talbot-Lau, producendo una figura di interferenza sul rivelatore ad alta risoluzione ad emulsioni nucleari. Il flusso di positroni nell’apparato era tale da garantire, istante per istante, la presenza di una sola antiparticella nell’interferometro. In questo modo è stato possibile dimostrare per la prima volta l’interferenza di una singola anti-particella.
Spokesman dell’esperimento QUPLAS è Marco Giammarchi, dell’Infn di Milano, che è titolare del corso di Fisica delle Particelle presso l’Università degli Studi di Milano.
[1] S. Sala, A. Ariga, A. Ereditato, R. Ferragut, M. Giammarchi, M. Leone, C. Pistillo, P. Scampoli, Science Advances 2019, 5 eaav7610.