Antimateria, fa molta fantascienza ma ci sono anche occasioni in cui possiamo toccare con mano alcune sue applicazioni. Avvolta dal mistero, per molti di noi che non l’hanno mai studiata nello specifico, l’antimateria è stata per la prima volta così chiamata parecchio tempo fa, già nel 1898. Arthur Schuster ne parlava in due lettere inviate alla rivista Nature parlando di un sistema solare da essa costituito che secondo lui esisteva e in cui la gravità era di segno opposto. Invece che essere attrattiva, era repulsiva.
Antimateria: cosa è
E’ materia costituita da antiparticelle, ovvero delle particelle che hanno la massa delle particelle della materia ordinaria, identica, ma alcuni numeri quantici, come ad esempio la carica elettrica, di segno opposto.
Dove c’è antimateria vigono leggi che sono simmetriche quelle che conosciamo e utilizziamo quando abbiamo a che fare con la “banale” materia.
Quando si tratta di capire come si combinano le antiparticelle per formare gli antielementi, o gli antiatomi, e le antimolecole, vanno seguite logiche simmetriche cercando di ricordarci che è come vivere in uno specchio.
Antimateria e materia
Il fenomeno dell’annichilazione è quello che si verifica quando una particella e un’antiparticella vengono a contatto. Ciò che accade è una trasformazione della materia coinvolta in radiazione elettromagnetica sotto forma di fotoni ad alta energia. In alternativa, può succedere che le particelle si trasformino in altre coppie di particelle-antiparticelle.
Tutto ciò deve verificarsi con il massimo rispetto del principio di conservazione della massa-energia.
Ci sono dei casi in cui, se ci sono delle condizioni particolari, particelle e antiparticelle danno origine a mesoni o ad atomi esotici, come il positronio, o ad altri atomi instabili ma ciò accade per un tempo brevissimo.
Antimateria CERN
La storia dell’antimateria si intreccia con quella del CERN in cui da tempo è oggetto di studi ed esperimenti e continua ad esserlo. Alcuni momenti salienti, eccoli!
Nel 1965, al CERN di Ginevra con l’acceleratore di particelle PS (Proton Synchrotron), Antonino Zichichi e il suo team ha prodotto il primo nucleo di antideuterio, in contemporanea con il Brookhaven National Laboratory a New York. Passiamo al 1997 quando sempre al CERN un tema internazionale, in collaborazione con ATHENA (ApparaTus for High precision Experiments with Neutral Antimatter) ha creato i primi atomi di anti-idrogeno e, in seguito, è riuscito a sintetizzare il protonio, atomo instabile composto da un protone e da un antiprotone.
Nel 2010 nel corso dell’esperimento ALPHA, al CERN si è riusciti ad imprigionare per la prima volta 38 atomi di anti-idrogeno per alcuni decimi di secondo mentre nel 2011, nello stesso esperimento, sono stati creati ed intrappolati circa 300 atomi di anti-idrogeno per il tempo record di 1.000 secondi. Ancora più di recente, nel 2014, l’esperimento ASACUSA, al CERN, ha prodotto il primo fascio di anti-idrogeno ed è riuscito a identificare 80 atomi a 2.7 metri di distanza dal punto di produzione.
Antimateria: significato
Si sta ancora studiano l’antimateria, soprattutto per capire i motivi che hanno fatto prevalere la materia sull’antimateria. Pare che inizialmente si equivalessero, nell’universo, mentre oggi la materia e ovunque e dell’altra ce ne è solo in quantità esigua, spesso prodotta dagli esperimenti e che in tempi brevissimi torna ad essere materia. Per approfondire invece la natura delle particelle subatomiche elementari, leggete l’articolo che ho loro dedicato
Antimateria: dove si trova
Vediamo un’applicazione tecnologica dell’antimateria che la faccia sembrare meno misteriosa. La troviamo impiegata nella tomografia a emissione di positroni, detta anche PET.
Si tratta di uno strumento di diagnostica medica in cui viene sfruttata l’emissione di positroni di una sostanza metabolicamente attiva marcata con un radioisotopo a rapido decadimento, introdotta nell’organismo. In questo modo dovrebbero essere messi in evidenza tessuti alterati, quelli tumorali, ad esempio. Spesso viene prescritta una PET durante un’indagine TAC per ottenere informazioni metabolico-funzionali e morfologiche.
Antimateria chi l’ha scoperta
Siamo nel 1928 e Paul Dirac comincia a ipotizzare l’esistenza dell’antimateria. Il fisico meno noto di quanto meriti, oggi, aveva dedotto l’esistenza dell’antiparticella dell’elettrone, dotata di carica positiva, come soluzione della versione relativistica dell’equazione di Schrödinger, detta appunto equazione di Dirac.
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