Antiprotone

Antiprotone Antiparticella del protone, simile a questo tranne che per la carica elettrica negativa. L’antiprotone è costituito dai tre antiquark che corrispondono ai quark che formano il protone: due antiquark up e un antiquark down.

La sua esistenza venne ipotizzata da Paul Dirac già agli inizi degli anni Trenta, come conseguenza della formulazione relativistica della meccanica quantistica. Per la conferma sperimentale dell’esistenza dell’antiprotone si dovette aspettare il 1955, quando i fisici Owen Chamberlain ed Emilio Segrè, insieme ai più giovani Clyde Wiegand e Tom Ypsilantis, riuscirono a produrre antiprotoni con l’acceleratore Bevatron del Lawrence Radiation Laboratory di Berkeley. La scoperta dell’antiprotone valse a Chamberlain e a Segrè il premio Nobel per la fisica nel 1959.

Come tutte le antiparticelle, gli antiprotoni sono di difficile produzione e accumulazione, per la loro tendenza ad annullarsi con le rispettive particelle, in un processo noto come annichilazione. Sono però particelle estremamente utili negli studi di fisica, poiché nell’annichilazione fra un fascio di protoni e uno di antiprotoni accelerati a velocità prossime a quelle della luce, tutta l’energia posseduta dai fasci viene resa disponibile per la creazione di nuove particelle. Il primo acceleratore a utilizzare fasci di protoni e antiprotoni, che, per la proprietà di carica opposta, possono essere accelerati in direzione opposta nella medesima macchina, è stato il Super ProtoSincrotrone (SPS) del CERN di Ginevra. Grazie a questa idea innovativa, proposta da Carlo Rubbia e messa in pratica da Simon van der Meer, l’ingegnere olandese che inventò un processo (noto come raffreddamento stocastico) per tenere in vita e accumulare fasci densi di antiprotoni, fu possibile scoprire i bosoni vettori W e Z con l’esperimento UA1, condotto appunto da Carlo Rubbia. Oggi il complesso di macchine per la produzione e accelerazione di antiprotoni al CERN (Antiproton Acceleration Complex) è utilizzato per studi di fisica a basse energie.

Una macchina che ancora oggi utilizza l’annichilazione fra fasci di protoni e antiprotoni per la ricerca di nuove particelle è il Tevatron del Fermilab di Chicago, dove i due fasci, prima di essere fatti scontrare, sono accelerati ciascuno fino all’energia di 1 TeV (mille miliardi di elettronvolt). Questa macchina ha fornito ai fisici la possibilità di scoprire nel 1995 il quark top, che ancora mancava per completare il quadro del Modello standard.