Simmetria del tempo: possibili violazioni con gli esperimenti?

Simmetria del tempo: possibili violazioni con gli esperimenti?

         
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Ogni campo ha i suoi principi di base. La fisica ha leggi e simmetrie di conservazione. Ad esempio, la legge di conservazione dell’energia – che sostiene che l’energia non può essere né creata né distrutta – ha guidato la ricerca in fisica sin dall’antichità. Allo stesso modo, la simmetria di parità suggerisce che la commutazione di un evento per la sua immagine speculare non dovrebbe influire sul risultato. Poiché i fisici hanno lavorato per comprendere le regole veramente bizzarre della meccanica quantistica, sembra che alcune di queste simmetrie non sempre reggano. Il professor Andrew Jayich dell’Università della California, Santa Barbara, si concentra sullo studio di queste violazioni di simmetria nel tentativo di far luce sulla nuova fisica, come ad esempio la simmetria del tempo.

La simmetria temporale implica che le leggi della fisica siano le stesse quando il tempo scorre avanti o indietro.Ad esempio, il percorso di una palla da biliardo su un tavolo ricalca semplicemente il suo corso se la freccia del tempo viene invertita“, dice Jayich. Ma questo non vale per tutte le interazioni fisiche.

Capire quando e perché la simmetria temporale (T) si rompe potrebbe fornire risposte ad alcune delle più grandi domande aperte in fisica. In particolare, ad esempio come il motivo per cui l’universo è pieno di materia e manca di antimateria.Le leggi della fisica come le conosciamo trattano la materia e l’antimateria su un piano di parità“, dice Jayich, “eppure gli eventi nei primi momenti dell’universo hanno favorito la materia sull’antimateria“. Questi sono problemi difficili da risolvere, con quasi un secolo di lavoro alle spalle.

Simmetria del tempo: gli esperimenti

Per rispondere a queste domande, Jayich e il suo team hanno sintetizzato, intrappolato e raffreddato in modo controllabile molecole radioattive, RaOCH3+ e RaOH+. Esse forniscono grandi miglioramenti nella sensibilità alla violazione della simmetria del tempo. Il primo autore Mingyu Fan, uno studente di dottorato nel laboratorio di Jayich, ha scoperto una tecnica per rilevare gli ioni oscuri nella loro trappola elettromagnetica. Queste particelle non disperdono la luce, il che significa che i ricercatori non possono rilevarle con una fotocamera.

Durante la regolazione di alcuni dei parametri sperimentali, Fan ha notato che gli ioni intrappolati, che normalmente restano immobili, oscillano rapidamente a un’ampiezza ampia ma fissa. Ha capito che questo comportamento fornisce un segnale forte per rilevare questi ioni sfuggenti. “Questa amplificazione controllata del movimento ci consente di misurare la frequenza di movimento dello ione e quindi la sua massa in modo preciso e rapido“, afferma Fan.

Jayich e Fan hanno riportato il loro successo nel raffreddamento laser degli ioni radio in uno studio precedente. È stato il primo a raggiungere questa impresa per l’elemento pesante. La recente scoperta del laboratorio li avvicina al loro obiettivo finale di utilizzare molecole radioattive per testare le violazioni della simmetria temporale.

I ricercatori hanno utilizzato il radio-226, che ha 138 neutroni e nessuno spin nucleare, nel loro lavoro recente. Hanno in programma di utilizzare l’isotopo leggermente più leggero, il radio-225, che ha lo spin nucleare necessario, nei loro esperimenti di violazione della simmetria pianificati. Altri membri del laboratorio stanno lavorando agli sforzi per raffreddare al laser e intrappolare gli ioni radio-225 ed eseguire la spettroscopia ottica sulle molecole radioattive che lo contengono.

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Fonte immagine copertina: Pixabay

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Autore dell'articolo: Francesco Menna

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Mi chiamo Francesco, classe 96. Laureato in Ingegneria Meccanica e studente alla magistrale di Ingegneria Meccanica per l'Energia e l'Ambiente alla Federico II di Napoli. Passione sfrenata per tutto ciò che ha un motore e va veloce. Per info e collaborazioni inviare una mail a framenna96@gmail.com