COME SI CREA LA SOSTANZA PIÙ COSTOSA AL MONDO

Mi trovo in questo momento all'interno di una fabbrica di antimateria. Parliamo di una sostanza rarissima, una sostanza pazzesca, nonché quella che ad oggi è la sostanza più costosa da produrre al mondo. Molto più dell'oro, dei diamanti, del palladio, del plutonio, della dentiera di Sferebasta e.

Di qualsiasi altra cosa che conosciamo nel nostro universo. Pensate che alcune stime parlano di più di 60.000 miliardi di dollari al grammo.

Salve, siamo tornati al CERN a Ginevra, questo gigantesco laboratorio dove si studiano le particelle più minuscole che compongono tutto il nostro mondo, si studiano i segreti dell'universo e oggi cercheremo di capire che cos'è e come funziona l'antimateria, che qua non solo viene studiata ma viene anche generata. Riassunto veloce, noi e tutto quello che.

Ci circonda siamo fatti di atomi che ad ora volta sono fatti da altre minuscole particelle che sono governate dalle cosiddette forze fondamentali. I fisici di tutto il mondo hanno messo insieme un po' tutto quello che noi conosciamo e hanno creato quello che viene chiamato modello standard. Ecco, quello che fanno i fisici sperimentali di tutto il mondo è proprio studiare le interazioni di queste particelle, vedere come si comportano, vedere come si comportano relazione alle varie forze che conosciamo tra cui per esempio la forza di gravità e.

Tutto questo è quello che viene studiato.

Proprio al CERN questo gigantesco laboratorio nato dalla collaborazione internazionale in Svizzera al confine con la Francia dove fanno un sacco di cose accelerano particelle ci sono esperimenti giganteschi se siete curiosi di capire un po' tutto quello che viene fatto al CERN e come concretamente funziona andate a recuperarvi il video che abbiamo fatto approfondito dove siamo scesi sottoterra per vedere quelli che di fatto sono gli esperimenti più grandi al mondo, oggi però ci concentriamo su questa cosa molto più specifica, molto più particolare, che viene appunto chiamata antimateria. Ora, tutti sappiamo che un normale atomo è fatto da un nucleo fatto di neutroni di carica neutra e protoni di carica positiva, segno più, attorno al quale girano degli elettroni, meglio dire una nuvola di elettroni, insomma in questo video semplificheremo tantissimo però è per farvi capire i concetti, quindi Protoni positivi e elettroni carica negativa. E questo è quello che ci hanno sempre insegnato. Ma se vi dicessi che esistono degli atomi esattamente uguali, ma dove i protoni hanno segno meno, quindi carica negativa, e gli elettroni sono positivi? Ecco, in breve, questa è l'antimateria, ovvero particelle esattamente uguali a quelle che conosciamo e ma con carica opposta. E fin qui è ancora semplice. La cosa pazzesca è che l'antimateria è stata prima scoperta a livello teorico. Siamo nel 1928, Paul Dirac cerca di mettere insieme da una parte la teoria della relatività di Einstein, dall'altra le varie teorie di fisica quantistica tra cui quella di Schrödinger, quello famoso per il gatto di Schrödinger per intenderci, e senza assolutamente entrare nel tecnico delle equazioni facendo vari magheggi matematici risolve queste equazioni e salta fuori che esistono delle soluzioni positive ma ma anche delle soluzioni negative. Esattamente come quando facciamo le equazioni di secondo grado ci sono dei risultati positivi e dei risultati negativi. Se noi facciamo la radice quadrata di 4 sappiamo che è 2, perché 2 per 2 fa 4, ma sappiamo anche che per come funziona la matematica anche meno 2 è una soluzione. E questo secondo Dirac a livello teorico rappresentava proprio delle antiparticelle. Quindi sulla teoria l'antimateria esiste. La cosa però affascinante è che siamo anche in grado di vederla e per farvi capire meglio oggi andremo a ricostruire un esperimento, ovviamente in maniera un pochettino.

Artigianale, che è stato pensate un po'.

Lo stesso esperimento con cui nel 1932 Il fisico Carl Anderson è stato in grado di vedere per la prima volta un'antiparticella, un elettrone che si comportava come se avesse una carica positiva, un qualcosa di mai visto prima, come ha fatto con una camera nebbia che, senza perderci troppo in chiacchiere, andiamo subito a costruire. Tra l'altro adesso siamo nel Science Gateway, che è proprio il museo che c'è qui al CERN, completamente gratuito, con un sacco di cose fighissime, un sacco di spiegazioni e un sacco di workshop a cui, se passate per di qua, potete registrarvi, quindi vi lascio poi tutte le informazioni qua sotto.

Ad ogni modo, cosa ci serve?

Assolutamente le dovute protezioni, perché la sicurezza è Prima di tutto ci serve anzitutto una base isolante all'interno della quale andiamo.

A mettere del ghiaccio secco. Mamma mia che bello!

Uno qua, uno qua e un terzo pezzo.

Sopra ci mettiamo questo piattino in ferro.

Che deve diventare più freddo possibile e adesso andiamo a preparare il nostro acquario. dove andremo poi a vedere le particelle e se siamo particolarmente fortunati forse anche qualche antiparticella e andiamo a cospargere il nostro acquario di alcol. A questo punto diamo un giro di alcol Anche qua.

Vediamo un po'. Tiriamo giù le tapparelle e andiamo a.

Illuminare qua nella parte bassa.

Uh, quella è una particella!

Praticamente cosa sta succedendo?

L'alcol che era qua sopra sta andando.

A saturare tutto il nostro acquario, quindi immaginatevi qua dentro proprio un sacco di alcol evaporato che poi va a condensare dove è più freddo. quindi sul piatto qua sotto e quelle micro goccioline che vedete sono proprio micro goccioline di alcol che ci permettono di vedere le nostre particelle e le nostre antiparticelle. Come funziona?

Quando per esempio passa per di qua.

Un elettrone, se siamo fortunati vedremo l'elettrone che va a condensare altro alcol e quindi siamo in grado di vedere una vera e propria scia della particella.

Tipo guardare le stelle cadenti, cioè non.

Sai dove guardare e speri che succeda qualcosa. La cosa fighissima è che tra queste particelle che stiamo vedendo lasciare queste scie potrebbero esserci anche delle antiparticelle. Ovviamente capirlo non è così facile, è quello che nel 1932 il signor Anderson ha fatto utilizzando delle lastre di ferro e dei magneti e vedendo come queste particelle si comportavano e ha scoperto che gli elettroni normali giravano in una direzione e poi c'erano queste altre particelli che si comportavano esattamente come gli elettroni normali che però giravano nell'altra direzione. Ecco, quella che state vedendo è proprio questa famosa immagine ed è di fatto la prima antiparticella mai osservata dall'uomo, ovvero un elettrone che però si comportava come se avesse una carica. positiva e che quindi venne inizialmente chiamato anti-elettrone e poi successivamente positrone. Ovviamente questi erano i primi esperimenti molto rudimentali che si facevano appunto ad inizio del novecento, di strada ne abbiamo fatta decisamente tanta. Ci sono poi stati tutta una serie di studi che ci hanno portati a vedere prima l'antiprotone, poi anche l'antineutrone, a vedere i primi atomi di anti-idrogeno, studi che tra l'altro hanno coinvolto un sacco di italiani e studi che sono andati di pari passo con i primi acceleratori, i primi esperimenti, i primi rivelatori. Perché nei vari esperimenti dove venivano fatte scontrare particelle, ogni tanto saltava fuori qualche anticosa. Ecco, la cosa affascinante è che è stata scoperta una proprietà unica. Cioè, che cosa succede quando l'antimateria incontra la materia? Si dissolve, scompare, svanisce. In gergo tecnico questa cosa si chiama annichilazione. Se un elettrone incontra il suo positrone o antielettrone, spariscono generando energia e luce e questo è un cacchio di grande problema perché se si vuole studiare una cosa che appena entra in contatto con tutto quello che ci circonda svanisce è un bel casino in più c'è un secondo problema gigantesco perché perché la matematica che ci torna a essere amica ci dice che a livello teorico non non c'è nessuna ragione per la quale nell'universo tutta quella che vediamo sia materia, cioè secondo la matematica dovrebbe essere in parti uguali la stessa quantità di materia e la stessa quantità di antimateria. Nello stesso Big Bang, questa esplosione gigantesca che ha generato tutto quanto, per quello che conosciamo della fisica si sarebbe dovuta generare tanta antimateria quanta materia normale. E invece quello che noi sappiamo, perché la vediamo intorno a noi, è che c'è praticamente soltanto materia. Difficilmente ci capita di andare in giro, scontrarci contro un antipalo e dissolverci nel nulla, siamo d'accordo? In gergo tecnico si dice che la teoria è simmetrica, mentre il mondo che osserviamo è asimmetrico. perché non ne abbiamo idea e allora ci siamo messi a costruire dei giganteschi edifici soltanto per studiare questa roba qua.

E quindi adesso qua al CERN c'è una vera e propria fabbrica di antimateria dove non solo siamo in grado di osservare queste antiparticelle come si compartono e cercare di capire meglio come funziona questa.

Antimateria ma siamo anche in grado di produrne.

Come si fa a produrla?

Adesso entriamo e cerchiamo di scoprirlo.

Ruggero, piacere.

Ciao, molto piacere.

Quindi è giusto dire che qua fabbricate antimateria?

Sì, abbastanza, sì.

Ed è giusto dire che è una delle sostanze, anzi, è la sostanza più.

Costosa al mondo da generare?

È giusto anche questo, direi di sì. Sì, quantomeno la consideriamo come costo per massa.

Ti seguo e cerchiamo di capire come si fa a generare e a studiare questa antimateria.

Intanto entriamo dall'edificio di servizio, fatto storico di colore. Questa stanza sperimentale è la stanza in cui è nato il premio Nobel di Carlo Rubbia e di Simon van der Meer perché negli anni 70 ci si stava cominciando a chiedere come si poteva, diciamo, chiudere il quadro delle particelle elementari e Rubbia venne quest'idea di provare a usare l'antimateria per farla collidere con la materia per produrre queste particelle da scoprire. e Sam raccolse la sfida e costruì, diciamo, l'edificio in cui stiamo per entrare.

Wow!

Eccoci qua.

Pazzesco!

Allora, in questo momento noi siamo in piedi sopra, diciamo, il rivestimento di cemento che contiene l'acceleratore, o dovrei dire il disceleratore principale, che è la macchina che, diciamo, ci permette di raccogliere le antiparticelle subito dopo che le abbiamo prodotte.

Volendo riassumere molto diciamo se tutto il CERN è famoso per l'acceleratore di particelle quindi questo sistema fatto da in realtà vari acceleratori che vanno tramite tutta una serie di processi che abbiamo appunto raccontato nell'altro video che abbiamo fatto sul CERN a accelerare e accelerare queste particelle per farle andare sempre più veloci e soprattutto con sempre più energia ecco quello che fanno qua è in qualche forma l'esatto opposto, cioè una volta che attraverso delle collisioni e dei particolari filtri sono in grado di generare particelle e antiparticelle, scartano le particelle normali, tengono solo le antiparticelle che però sono troppo veloci e hanno troppa energia. Ecco, serve quindi andare a decelerarle per poterle studiare. Praticamente qua dietro questo cemento che serve per schermare il tutto c'è il deceleratore che loro chiamano AD perché è Antiproton Decelerator tutto il cerchio di questo capannone è fatto da questo deceleratore di protoni che attraverso tutta una serie di campi magnetici va a decelerare questi antiprotoni che poi a loro volta vengono decelerati ulteriormente da questo che è un altro deceleratore che si chiama Elena e che permette appunto di portare questi antiprotoni a una velocità e a un'energia che sia poi studiabile in maniera semplice da tutti gli esperimenti che sono sparsi qua in giro che vanno a testare determinate proprietà di questi antiprotoni o studiandoli da soli o combinandoli con altre cose o cercando di farli muovere cercando di farli interagire con altre antiparticelle insomma tu Tutto questo gigantesco capannone serve per andare a generare e studiare neanche grammi di antimateria. Parliamo di 0,00000000 grammi di questa sostanza che proprio per questo motivo è così rara e in qualche forma così costosa perché per farla serve non solo tutta questa baracca ma anche tutti gli altri acceleratori che ci sono prima e tutta l'infrastruttura che c'è attorno. Ci sono varie teorie del complotto su quest'antimateria. Puoi spiegarci perché quello che fate qui non è assolutamente pericoloso? Perché le quantità sono inissime.

Infinitesime trascurabili. Non riusciamo a cogliere che cosa voglia dire avere un grammo di materie in mano. Noi qui dentro, ma noi vogliamo le antiparticelle, sì, ma ci sono circa 17 zeri che ci mancano per arrivare alla scala del grammo. Quindi è un numero talmente piccolo, talmente ridicolmente piccolo che non presenta nessun rischio.

Quindi per riassumere è talmente tanta poca, talmente tanta una quantità infinitesimale che possiamo stare tranquilli.

Esattamente. anzi mi farebbe piacere che non fosse così perché avremo delle applicazioni tecnologiche talmente intriganti dalla radioterapia dalla manipolazione dei materiali rimuovendo singoli atomi possiamo immaginarcene moltissime purtroppo.

Non siamo capaci Tutti noi quando si parla di radiazioni siamo un po' preoccupati.

Qua ovviamente ci sono, ma se c'è un posto nel mondo dove le radiazioni.

Sono tenute sott'occhio e controllate è proprio questo, anzi è proprio grazie a posti come questo che siamo in grado di.

Capire qualcosa in più, capire cosa è.

Pericoloso e capire come gestire tutto ciò che è nucleare nella maniera sicura, quindi a tutti quelli che dicono ah no il CERN è pericoloso e cose varie, no anzi probabilmente è uno dei posti più sicuri al mondo, è molto più pericoloso fare un viaggio con un aeroplano che vai sopra l'atmosfera e ti prendi molte più radiazioni. Certo non è che puoi entrare qua dentro mentre tutto è in funzione però ci sono le migliori menti al mondo che si occupano di monitorare sempre tutto quanto ecco. Qua ci sono dei giganteschi serbatoi di elio liquido, a che cosa serve? Per andare a raffreddare i super magneti che sono dei magneti che vengono portati molto molto vicini allo zero kelvin quindi a una temperatura molto fredda, siamo a meno 270 e passa gradi celsius quindi freddissimo e questo permette di andare a generare con una quantità di energia ragionevole per quanto si parli di un sacco di energia, dei campi magnetici che siano in grado di contenere queste particelle. Ovviamente c'è anche un sacco di elettronica perché tutti i dati che gli esperimenti vanno a prendere vanno immagazzinati, processati, conservati per poi capire qual è effettivamente il comportamento di queste particelle perché non è che i fisici si mettono lì col microscopio e vedono come sono le particelle, ci sono dei rivelatori che appunto vedono che particelle passano con che carica esattamente come se fosse una macchina fotografica ma ha una risoluzione molto più alta e appunto tutte queste fotografie che vengono fatte passano da tutti questi cavi e tutti questi server. Una volta che abbiamo generato questa antimateria la vogliamo studiare. per capire appunto come si comporta. Ci sono sei esperimenti, Aegis è uno di questi, che vedete qua sotto di me ci sono tutta una serie di cavi, tubi, condotti, magneti, super magneti dove passa energia, dove si creano questi campi che vanno a concentrare le particelle per poi andare proprio a fotografarle con dei rivelatori che sono delle macchine fotografiche super tecnologiche, nella fattispecie quella che vedete là sotto blu è la nostra macchina fotografica super mega speciale che pensate un po' è stata fatta prendendo proprio dei sensori di cellulari che sono stati modificati messi vicini per avere una fotocamera con una super risoluzione. 3950 megapixel 3950 megapixel, beh, un'ottima risoluzione devo dire riassumendo in maniera molto spiccia cosa fanno da Aegis cercano di capire come si comportano atomi di anti idrogeno con la gravità perché quello che ci chiediamo su questa antimateria è ok ma come si comporta rispetto alle altre forze che ci circondano la gravità è una di queste e vogliamo capire se si spostano seguendo la gravità come la seguiamo noi sulla terra se si spostano in maniera diversa nella stessa direzione con la stessa forza con le stesse modalità insomma per capire meglio questa antimateria come si comporta e perché non ce n'è in giro se non per pochissimo tempo stiamo cercando di capire tutte le varie caratteristiche e tutti questi esperimenti sono proprio per vedere ogni singolo specifico comportamento di queste particelle di antimateria, se come ce lo aspettavamo rispetto ai modelli matematici e teorici, se è diverso e perché. Questo è il tuo regno.

Esattamente.

E la domanda è l'antimateria cade nello stesso modo?

Non lo sappiamo, non sappiamo ancora rispondere a questa domanda. Al meglio di sostanzialmente affermare che il segno è lo stesso.

Ok, cioè cadono nella stessa direzione?

Buona probabilità non cadono solo.

Ok.

Questo è il massimo che estrarrai da me.

È già qualcosa.

Con una buona probabilità non cadono solo.

Un altro esperimento fighissimo è BASE che vedete qua dietro. Praticamente stanno cercando di prendere delle particelle di antimateria, di metterle in una scatola grande 2 metri per 60 centimetri per portare in giro fisicamente con un camioncino dell'antimateria. Anzitutto per dimostrare che si può fare e che abbiamo capito come farlo. ma soprattutto poi per portarla in altri posti dove magari ci sono altri esperimenti con altre condizioni dove poter fare ulteriori studi per esempio il problema di fare tutti gli studi qua che è l'unico posto al mondo dove si può generare così tanta antimateria è che siamo pieni di altri magneti, di interferenza, di un sacco di altri esperimenti che magari danno fastidio a quello che andiamo a rivelare e quindi prendere dell'antimateria da qua e portarla in un altro laboratorio magari super mega schermato, super mega isolato potrebbe essere interessante per scoprire qualcosa di altro questa è l'idea alla base di questo esperimento insomma quindi in buona sostanza quello che.

Anima tutti noi qui dentro in un modo o nell'altro è che stiamo cercando di capire se c'è qualche proprietà dell'antimateria che in un modo o nell'altro ci.

Sfugge perché quello che ci chiediamo è ok abbiamo capito matematicamente che l'antimateria esiste però la teoria ci dice anche che dovrebbero esserci parti uguali di materia antimateria.

Esatto, la teoria è del tutto cosiddetta simmetrica sotto materia antimateria e noi però.

Nel mondo vediamo solo la materia esatto e pochissimissima antimateria sì ma sono in.

Alcuni fenomeni molto transienti e poi sparisce.

E quindi dov'è tutta questa antimateria?

Il problema non è dov'è l'antimateria, il problema è che forse la teoria non è simmetrica, la natura non è simmetrica, quello che voglio dire è che la nostra teoria è simmetrica e noi stiamo cercando forse una teoria più generale che non è perfettamente simmetrica e che spiega la simmetria. Ti osserviamo. E' un mistero aperto.

Scusa ma da un punto di vista umano posso farti questo? Cioè com'è lavorare a queste cose? Come ci si sente? Cosa ti spinge a fare tutta sta roba qua?

Per me il fine è puramente conoscitivo. Io sono curioso per natura e voglio capire e quindi quando c'è un problema aperto devo provare a sbrogliarlo. Però... Mi spiace, se cerchi risposte... Sono.

Venuto qui per cercare di capire e ne esco ancora più confuso.

Ma per questo è il problema, il problema di che cosa vuol dire fare scienza sperimentale. Noi dobbiamo essere leggermente distaccati rispetto alla tentazione di voler dare risposte. Noi abbiamo, diciamo, osservazioni che facciamo in un laboratorio e abbiamo le nostre teorie con cui cerchiamo di comprenderle e mettiamo continuamente a fianco. Teorie esperimento, teorie esperimento, però Non dobbiamo mai dimenticarci in questo processo che resta sempre un costrutto umano degli scienziati che ci lavorano. Quindi io non voglio rispondere alla domanda dove è la verità. Non sono qui per questo.

In questo preciso istante che cosa vorresti trovare? Che cosa vorresti scoprire con tutti questi esperimenti?

Vorrei scoprire ovviamente qualcosa che non torna. Vorrei trovare un'anomalia da qualche parte. Vorrei trovare qualcosa che ci apre una botola sotto i piedi e ci fa dire non abbiamo capito niente. Questo è, credo, il sogno di ogni fisico. Cioè imbattersi in qualcosa, in un fenomeno naturale che realmente nessuno si aspettava.

Quando qualcosa va storto, nel senso che va come non te l'aspetti, per voi in realtà è una grande cosa.

È una miniera d'oro, esatto, perché lì è l'indicazione che c'è la porticina verso quello che non hai capito, no? Verso la parte della tua teoria che... Forse devi rivedere.

Allora ti faccio un augurio strano ma ti auguro di trovare qualcosa di sbagliato e di provare che vi state sbagliando.

Nella pratica di tutti i giorni di cose sbagliate ne troviamo continuamente. Diciamo una sbagliata che poi non ci sappiamo spiegare.

Speriamo che tutti i fisici fino ad ora abbiano torto perché questo ci aprirà una fisica nuova. Grazie mille.

Grazie a te.

E allora stiamo a vedere che cosa scopriranno questi fantastici fisici qua al CERN. Io spero di avervi fatto capire qualcosina.

In più, non di certo tutto perché.

Neanche gli scienziati hanno capito tutto, quindi.

Chi siamo noi per capirci tutto?

Ci vediamo prossimamente con prossimi video e prossime cose.

Ciao ciao ciao ciao ciao.