AMS-02 quando i particellari vanno nello spazio

Credit NASA

Restano tutti affascinati dagli esperimenti di fisica delle alte energie, non tanto, o meglio, non solo per l'importanza di scoprire una nuova particella, ma dalle dimensioni gigantesche di quelle installazioni, dalla quantità di cavi che interconnettono ogni singolo elemento di rivelazione e dalla loro complessità paraganobile forse solo alle grandi missioni spaziali. Quelle epiche che hanno portato gli uomini a passeggiare sulla superficie del nostro satellite e quelle più moderne che ci hanno abituato a vedere gli astronauti partire come razzi dalla Terra, attraccare alla stazione spaziale e rientrare atterrando come un grosso aereoplano.

E' difficile porre un limite all'intraprendeza umana, così qualcuno ha pensato di unire queste due complessità costruendo esperimenti di fisica delle particelle fatti per volare nello spazio. Era previsto per oggi, ma slitterà a non prima di lunedì la partenza dello shuttle Endeavour (che vedete in una foto movimentata) con a bordo AMS-02 un intero esperimento di fisica delle particelle che verrà installato sulla stazione spaziale internazionale. AMS-02 non è il primo esperimento di astroparticelle, ce ne sono stati altri in precedenza, alcuni di pregievole costruzione italiana, ma AMS-02 è almeno un ordine di grandezza superiore in ambizioni e complessità a tutti i suoi predecessori. Lo 02 nel nome ci ricorda che ci fu un precedente tentativo, chiaramente più piccolo, meno performante e che ha volato solo per pochi giorni attaccato allo shuttle che lo ha portato in orbita.

Quale scienza

Viviamo in una galassia che è fatta quasi esclusivamente di materia; quando riusciamo a creare piccollissime quantità di anti-materia questa ha una vita brevissima perché appena viene in contatto con la materia che la circonda si trasforma in energia pura. Sappiamo che al momento del Big Bang, materia e antimateria erano presenti in uguali quantità e sappiamo anche che la nostra è solo una di cento milioni di galassie che compongono il nostro universo. L'ipotesi intrigante è che la nostra galassia si trovi in una felice isola di materia, ma nessuno può escludere che una galassia vicina sia composta esclusivamente da anti-materia. E' proprio per risolvere questo mistero scientifico che è stato costruito AMS-02 che è principalmente uno spettrometro di massa, ovvero uno strumento basato su un campo elettromagnetico, in grado di pesare la massa delle particelle ci passano attraverso. Conterà 1 ogni volta che un protone, ovvero il nucleo di un atomo di idrogeno lo attraversa, conterà 4 quando passerà un nucleo di elio e così via lungo la tavola periodica. AMS sarà in grado anche di misurare gli anti-idrogeni e gli anti-elio, semplicemente indicando come risultato della misura -1 e -4. Certo che per ottenere un -4, AMS deve passare sufficientemente vicino ad un nucleo di anti-elio e questo singolo evento sarebbe in grado di provare che esistono anti-galassie nel nostro universo. AMS-01 era riuscito a misurare il rapporto del flusso tra nuclei di elio e di anti-elio ad un milionesimo, AMS-02 farà mille volte meglio, riuscendo ad espandere il raggio di osservazione fino ai confini dell'universto risolvendo definitivamente la questione delle anti-galassie.

Ma dove sono gli acceleratori nello spazio? 

Siamo abituati a vedere gli esperimenti di fisica delle particelle costruiti intorno a grandi acceleratori in cui le particelle vengono fatte viaggiare a velocità molto prossime a quelle della luce per poi farle scontrare le une con le altre. Ma dove sono gli acceleratori nello spazio?

Ci immaginiamo lo spazio completamente vuoto, in realtà ci sono alcune particelle che lo riempiono, principalmente nuclei di idrogeno, e che percorrono distanze stellari senza quasi mai interagire. Sono i cosiddetti raggi cosmici e che continuamente arrivano sulla terra e ci colpiscono. Fate questo esperimento: stendete il palmo della mano davanti a voi e lasciatela aperta solo per un secondo, ecco quando l'avrete chiusa, almeno una particella proveniente dallo spazio, o una generata da questa interagendo con l'atmosfera, avrà attraversato la vostra mano.  I raggi cosmici sono dei postini interstellari e ci portano informazioni da molto lontano, anche dal lato opposto dell'universo e sono generati dalle stelle che li espellono durante il loro ciclo vitale (vento stellare) e in modo particolare nelle grandi esplosioni stellari.

Un nucleo di anti-elio può essere emesso solo da una anti-stella in un'anti-galassia e per questo motivo AMS li andrà cercando con estrema cura.

Un grosso in bocca al lupo all'equipaggio dell'Endeavour che consegnerà il pacco regalo alla stazione spaziale, a tutti gli scienziati della collaborazione AMS e in particolare agli amici Martin e Daniel che per anni hanno lavorato perché questo momento potesse diventare realtà.

Potete seguire la diretta dell'evento direttamente dal sito della NASA e anche dal sito del CERN, la casa di tutti i fisici delle particelle.

Per chi se lo fosse perso ieri sera, qui è disponibile il video della mini-conferenza tenuta al CERN sulla fisica di AMS e le difficoltà tecniche che l'hanno caratterizzato.