Un sincrotrone per particelle neutre

È stato costruito per la prima volta un acceleratore per particelle neutre. Non ha le dimensioni delle gigantesche macchine circolari per accelerare le particelle subatomiche, al contrario è un disco grande più o meno come un piatto. Gli inventori, alcuni ricercatori dell’Istituto Fritz Haber di Berlino (un centro di ricerca che fa capo alla Max Planck Geselschaft), ne hanno descritto il funzionamento nell’ultimo numero della rivista Nature Physics.Il dispositivo apre le porte allo studio della collisione tra molecole a temperature molto vicine allo zero assoluto, temperature alle quali le particelle mostrano maggiormente la loro natura ondulatoria rispetto a quella particellare.

I sincrotroni sono grandi strumenti in grado di accelerare particelle, di norma cariche, in orbite circolari  attraverso l’uso di opportuni campi elettromagnetici. In questi dispositivi le particelle raggiungono velocità elevatissime, prossime a quelle della luce. La fisica delle particelle ad alta energia utilizza gli acceleratori di particelle per studiare i prodotti della collisione.

Sin dalla costruzione dei primi acceleratori si pensava che fosse possibile accelerare particelle neutre sfruttando il debole dipolo che si forma nelle molecole polari. L’idea non fu mai realizzata a causa degli enormi problemi tecnici che presentava. Ora un gruppo di ricerca, guidato da Cynthia Heiner, è riuscito a costruire un piccolo sincrotrone sperimentale di 81 cm di circonferenza, in grado di accelerare molecole polari come quelle di ammoniaca. Le molecole viaggiano con velocità dell’ordine di 100 metri al secondo e raggiungono una temperatura di 0,5 millikelvin, prossima allo zero assoluto. Sono condizioni che presentano territori ancora non esplorati della fisica, dove si presentano reazioni molto particolari, come il passaggio di elettroni attraverso barriere di potenziale, il cosiddetto “effetto tunnel”, e la creazione di particelle mai viste prima. (ma.ma.)