- Cos'è l'antimateria?
- Scoperta dell'antimateria
- Proprietà dell'antimateria
- Dove si trova l'antimateria?
- A cosa serve l'antimateria?
Spieghiamo cos'è l'antimateria, come è stata scoperta, le sue proprietà, le differenze con la materia e dove si trova.
Cos'è l'antimateria?
Nella fisica delle particelle, l'antimateria è il tipo di materia composto daantiparticelle, invece diparticelle ordinario. È un tipo meno frequente di questione.
L'antimateria è molto simile alla materia comune, l'unica differenza è nel carica elettrica delle particelle e in alcuni numeri quantici. Quindi, un antielettrone, chiamato anchepositrone, È l'antiparticella dell'elettrone, che ha le stesse proprietà tranne la carica, che è positiva. Gli antineutroni, d'altra parte, sono neutri (come i neutroni) ma i loro momenti magnetici sono opposti. Infine, gli antiprotoni differiscono dai protoni in quanto sono caricati negativamente.
Interagendo, l'antimateria e la materia si annichilano a vicenda dopo pochi istanti, rilasciando enormi quantità diEnergia sotto forma di fotoni ad alta energia (raggi gamma) e altre coppie elementari particella-antiparticella.
Negli studi difisico Viene fatta una distinzione tra particelle e antiparticelle usando una barra orizzontale (macro) sopra i simboli corrispondenti alprotone (P),elettrone (e) eneutrone (n).
Gli atomi costituiti da antiparticelle non esistono naturalmente in natura perché sarebbero annientati con la materia ordinaria. Solo una piccolissima quantità è stata creata con successo in esperimenti volti alla formazione di antiatomi.
Scoperta dell'antimateria
L'esistenza dell'antimateria fu teorizzata nel 1928 dal fisico inglese Paul Dirac (1902-1984) quando si propose di formulare un'equazione matematica che combinasse i principi di relatività Albert Einstein e il fisica quantistica di Niels Bohr.
Questo arduo lavoro teorico fu risolto con successo e da lì si ottenne la conclusione che doveva esserci una particella analoga all'elettrone ma con carica elettrica positiva. Questa prima antiparticella fu chiamata antielettrone ed è noto oggi che il suo incontro con un normale elettrone porta all'annichilazione reciproca e alla generazione di fotoni (raggi gamma).
Pertanto, è stato possibile pensare all'esistenza di antiprotoni e antineutroni. La teoria di Dirac fu confermata nel 1932, quando furono scoperti i positroni nell'interazione tra i raggi cosmici e la materia ordinaria.
Da allora è stata osservata la mutua annichilazione di un elettrone e di un antielettrone. Il loro incontro costituisce un sistema noto come positronio, emivita mai superiore a 10-10 o 10-7 secondi.
Successivamente, nell'acceleratore di particelle di Berkeley (California, 1955) fu possibile produrre antiprotoni e antineutroni attraverso collisioni atomiche ad alta energia, seguendo la formula di Einstein di E = m.c2 (energia uguale massa di velocità della luce quadrato).
Allo stesso modo, nel 1995 è stato ottenuto il primo anti-atomo grazie all'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN). Questi fisici europei sono riusciti a creare un atomo di antimateria idrogeno o antiidrogeno, costituito da un positrone in orbita attorno a un antiprotone.
Proprietà dell'antimateria
Recenti ricerche sull'antimateria suggeriscono che è stabile quanto la materia ordinaria. Tuttavia, le sue proprietà elettromagnetiche sono inverse a quelle della materia.
Non è stato facile studiarlo a fondo, visti gli enormi costi monetari che comporta la sua produzione in laboratorio (circa 62.500 milioni di dollari per milligrammo creato) e la sua brevissima durata.
Il caso di maggior successo di creazione di antimateria in laboratorio è durato circa 16 minuti. Anche così, queste recenti esperienze hanno portato all'intuizione che materia e antimateria potrebbero non avere le stesse identiche proprietà.
Dove si trova l'antimateria?
Questo è uno dei misteri dell'antimateria, per il quale ci sono molte possibili spiegazioni. La maggior parte delle teorie sull'origine del universo accettare che all'inizio esistessero proporzioni come la materia e l'antimateria.
Tuttavia, attualmente l'universo osservabile sembra essere composto esclusivamente da materia ordinaria. Le possibili spiegazioni per questo cambiamento puntano alle interazioni di materia e antimateria con il materia oscura, o ad una iniziale asimmetria tra la quantità di materia e antimateria prodotta durante il Big Bang.
Quello che sappiamo è che le produzioni naturali di antiparticelle hanno luogo negli anelli di Van Allen del nostro pianeta. Questi anelli si trovano a circa duemila chilometri dalla superficie e reagiscono in questo modo quando i raggi gamma colpiscono la atmosfera Esterno.
Questa antimateria tende ad ammassarsi, poiché non c'è abbastanza materia ordinaria in quella regione per annientarsi, e alcuni scienziati pensano che questa risorsa possa essere usata per "estrarre" l'antimateria.
A cosa serve l'antimateria?
L'antimateria non ha ancora molti usi pratici nelle industrie umane, a causa della sua elevata costi e gli esigenti tecnologia ciò implica la sua produzione e manipolazione. Tuttavia, alcune applicazioni sono già una realtà.
Ad esempio, vengono eseguite scansioni con tomografia a emissione di positroni (PET), che ha suggerito che l'uso di antiprotoni nel trattamento del cancro è possibile e forse più efficace delle attuali tecniche protoniche (radioterapie).
Tuttavia, l'applicazione principale dell'antimateria è come fonte di Energia. Secondo le equazioni di Einstein, l'annientamento di materia e antimateria rilascia così tanta energia che un chilo di materia/antimateria annichilante sarebbe dieci miliardi di volte più produttivo di qualsiasi altro reazione chimica e diecimila volte più della fissione nucleare.
Se queste reazioni possono essere controllate e imbrigliate, tutti i settori e persino i trasporti cambieranno. Ad esempio, dieci milligrammi di antimateria potrebbero spingere una navicella spaziale fino a Marte.