Il CERN ha trasportato 92 antiprotoni: verso test più precisi della simmetria CPT

Nel marzo 2026, la collaborazione BASE del CERN ha compiuto una dimostrazione senza precedenti: ha caricato una nube di 92 antiprotoni nella trappola criogenica portatile BASE-STEP, ha scollegato l’apparato dall’Antimatter Factory, lo ha trasportato su camion nel sito principale del CERN a Meyrin e ha poi ripreso le operazioni sperimentali. Per il CERN si tratta di una prima mondiale. 7

Non è stato semplicemente un collaudo logistico. Gli antiprotoni, particelle di antimateria libere e non legate, sono stati trasferiti in un apparato di quasi una tonnellata per circa 30 minuti e lungo approssimativamente otto chilometri. Dopo l’arrivo, il team è riuscito a conservarli e manipolarli per oltre un mese: BASE-STEP si è quindi dimostrato un vero serbatoio portatile di antiprotoni, non un contenitore destinato a un trasporto brevissimo. 7

Perché spostare antimateria è così difficile

Un antiprotone viene annichilato quando entra in contatto con la materia ordinaria. Per conservarlo e trasportarlo occorre dunque una trappola di Penning criogenica: un dispositivo che usa campi elettrici e magnetici per confinare particelle cariche in condizioni estremamente controllate. 17

La riuscita del trasferimento prova che gli antiprotoni possono essere estratti dall’ambiente in cui vengono prodotti e utilizzati in seguito altrove. È un passaggio essenziale per portare l’antimateria in laboratori progettati specificamente per misure di precisione.

Il legame con la simmetria CPT

Il traguardo scientifico di BASE è mettere alla prova la simmetria CPT, uno dei principi fondamentali della fisica delle particelle. In sintesi, questa simmetria richiede che materia e antimateria abbiano proprietà strettamente corrispondenti: protone e antiprotone dovrebbero avere la stessa massa e momenti magnetici uguali in valore assoluto, ma di segno opposto.

Una differenza confermata tra le proprietà di un protone e quelle di un antiprotone indicherebbe una violazione della simmetria CPT, cioè un segnale di fisica oltre il Modello Standard. 5

BASE ha già confrontato il rapporto tra carica e massa di protoni e antiprotoni con una precisione relativa di 16 parti per trilione, senza rilevare differenze entro l’incertezza sperimentale. 1

Un test complementare riguarda i momenti magnetici: le misure collegate a BASE hanno raggiunto incertezze frazionarie di circa 0,3 parti per miliardo per il protone e 1,5 parti per miliardo per l’antiprotone. 1 Misurare quest’ultimo resta più complesso, perché gli antiprotoni devono prima essere prodotti, catturati, raffreddati e studiati in un complesso di acceleratori operativo.

Perché un laboratorio più silenzioso può fare la differenza

Nelle trappole di Penning, le proprietà delle particelle si ricavano dalla misura estremamente accurata dei loro moti e delle frequenze di precessione dello spin. Fluttuazioni del campo magnetico, vibrazioni, rumore elettrico e interruzioni delle attività possono ridurre la precisione raggiungibile.

L’Antimatter Factory è indispensabile per produrre antiprotoni, ma non è necessariamente l’ambiente più stabile per le campagne di misura più lunghe. BASE-STEP è stata progettata proprio per trasportare gli antiprotoni su strada verso siti con condizioni magnetiche più calme, dove un laboratorio dedicato può consentire sessioni più stabili e meno interrotte. 5

La collaborazione prevede che questa strategia possa migliorare di almeno un fattore 100 la precisione delle misure del momento magnetico. È una capacità attesa, non un risultato già ottenuto con il trasporto in camion; se realizzata, renderebbe molto più severo il confronto CPT tra protone e antiprotone. 7

La prossima tappa: Düsseldorf

Il viaggio nel campus del CERN è la prova generale per un trasferimento più ambizioso: un tragitto autonomo su strada di circa 10 ore da Ginevra a un laboratorio dedicato alle misure di alta precisione, in allestimento presso la Heinrich Heine University Düsseldorf. 7

L’obiettivo è separare due attività finora strettamente legate: produrre gli antiprotoni al CERN e misurarne le proprietà in un ambiente eccezionalmente stabile. Il trasporto dei 92 antiprotoni non modifica il verdetto attuale — protone e antiprotone continuano a concordare entro i limiti delle misure disponibili — ma crea una strada concreta per verificarlo con un rigore molto maggiore. 17