L'ANTIMATERIA
Esistenza dell'antiuniverso
Dirac stesso fu il primo a considerare l’esistenza dell’antimateria su scala astronomica, ma fu solo dopo la conferma della sua teoria – con la scoperta di positroni, antiprotoni e antineutroni – che le speculazioni sulla possibile esistenza di un antiuniverso cominciarono a venire affrontate seriamente.
Negli anni seguenti, sulla base della teoria di simmetria, si credette che l’universo dovesse consistere in parti uguali di materia e antimateria. Comunque, se anche ci fossero sistemi isolati composti di antimateria, privi di interazione con la materia ordinaria, nessuna osservazione potrebbe confermarlo perché i fotoni (che sono le antiparticelle di se stessi) emessi da un sistema di antimateria sarebbero indistinguibili da quelli emessi da un sistema di materia.
Ma, ipotizzando che esistano “sacche” di antimateria, allora dovrebbero esistere zone di confine in cui gli antiatomi provenienti da antistelle o antigalassie collidono con atomi generati da stelle e galassie; da queste regioni dovrebbe provenire un flusso consistente di radiazioni gamma, che però non è mai stato osservato nonostante gli strumenti impiegati proprio a questo scopo.
Oggi comunque si ritiene che la simmetria sia stata alterata nei primi attimi di vita dell’universo (violazione della simmetria CPT).
Aggiornamenti
1- Nel corso dell’anno 2005 un gruppo di scienziati della University
of California, coordinati da Allen Mills, ha pubblicato su “Physical
Review Letters” di aver creato una molecola ibrida, composta da materia
ed antimateria, bombardando una superficie in vetro poroso con un fascio
di positroni.
Nella collisione alcuni atomi di vetro avrebbero attratto a sé dei
positroni, formando nuove molecole di una sostanza ibrida (nucleo di materia,
orbite di materia e antimateria) ribattezzata dai ricercatori “positronio”.
2- ANTIMATERIA AL CERN (contenuti tratti da vari articoli di giornali e riviste scientifiche)
L'antimateria è uno dei concetti fisici basilari di Star Trek, come ben illustrato da Lawrence Krauss in "La fisica di Star Trek", nonchè fonte d'interminabili discussioni tra gli scienziati del globo. Discussioni molto interessanti perché l'esistenza dell'antimateria è rimasta solo teorica per molto tempo.
L'antimateria ottenuta al Cern di Ginevra (dopo anni di ricerca e miliardi di fondi investiti) "pesa" un milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di grammo. E questa infinitesima massa ha un'esistenza in vita di alcuni miliardesimi di secondo. Ma è pur sempre l'embrione di un anti-universo. Alcuni giornalisti commentarono:"Un po' pochino per muovere l'Enterprise"...un modo come un altro per rendere omaggio al sapere scientifico - seppur inframmezzato da technobabbles - che Star Trek porta con sè.
Il gruppo che ha realizzato l' impresa è composto da trentanove ricercatori, di cui una quindicina sono italiani. Questi giovani appartengono all'INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) e provengono dalle Università di Genova, Pavia e Brescia. «I giovani sono il sale degli esperimenti», dice Mario Macrì, che all'antimateria lavora da una decina di anni. Professore all'Università di Genova, Macrì faceva già parte del gruppo che nel 1995 ottenne i primi atomi di anti-idrogeno. «Allora - ricorda - conoscevamo bene gli ingredienti, cioè i positroni e gli antiprotoni, ma nessuno era ancora riuscito a metterli insieme per formare un anti-atomo. Ci riuscimmo fabbricando "trappole" speciali. L'anti-idrogeno compariva, ma per attimi fugaci: l'atomo si formava e si annichiliva, dovevamo osservarlo in volo. Era come intravvedere una persona in corsa, che scappa velocissima. Ora siamo riusciti a trasformare quella singola persona in una folla, e a tenerla sotto osservazione per un tempo più lungo. Il prossimo passo sarà fermare una di queste "persone" e interrogarla a lungo, fino a conoscerla in ogni minimo particolare».
Nel Big Bang si crearono all'incirca in uguale quantità materia e antimateria ma poi, per motivi complessi e non ancora del tutto chiari, alcuni sostengono che questi due universi speculari si annichilirono già 15 miliardi di anni fa e rimase soltanto una lieve eccedenza di materia ordinaria: quella di cui siamo fatti noi, la Terra, il Sole, le stelle e tutto l'universo conosciuto. Il "nuovo" pizzico di antimateria fabbricato al Cern conta cinquantamila atomi di anti-idrogeno, cioè atomi formati da un antiprotone e un positrone, le antiparticelle dell'elettrone e del protone.
Intuita da Paul Dirac nel 1928-1930, l'antimateria fu scoperta da Carl Anderson nel 1932 (positrone) e da Emilio Segré nel 1955 (antiprotone), entrambi premiati con il Nobel. Nel 1995 al Cern i due ingredienti furono messi insieme e ne nacquero i primi atomi di anti-idrogeno.
Ogni particella elementare, infatti, ha una sua antiparticella, identica ma speculare, con carica elettrica invertita. Così all'elettrone, la particella ordinaria con carica negativa, corrisponde il positrone. Al protone, la particella ordinaria con carica positiva, corrisponde l'anti-protone, con carica negativa. L'atomo di idrogeno è costituito da un protone con intorno un elettrone. Se si mette insieme un positrone con un antiprotone, abbiamo un atomo di anti-idrogeno. Cosa difficilissima nel nostro mondo di materia ordinaria: bisogna fabbricare i due ingredienti, tenerli in un vuoto migliore di quello che c'è sulla Luna, e poi farli incontrare a bassa velocità.
Materia e antimateria, quando vengono a contatto, si annientano reciprocamente in un lampo di energia; bisogna quindi riuscire a tenere l'antimateria ben isolata, per poterla studiare con calma. Nel produrre energia, l'annichilazione è molto più efficiente della fissione e della stessa fusione nucleare.
Le applicazioni attualmente sono solo teorizzabili, ma per la prima volta i fisici potranno verificare se tutte le leggi che valgono per la materia funzionano anche con l'antimateria. Se così non fosse, si aprirebbe una crisi interessante nelle attuali teorie: e la scienza procede per crisi più ancora che per conferme.
Adesso inizia la produzione su "grande" scala. Ma sul termine "grande" bisogna capirsi. La quantità di antimateria che oggi siamo in grado di fabbricare è di qualche milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di grammo. E per farne un grammo non basterebbe il bilancio degli Stati Uniti. L'astronave di "Star Trek", che brucia antimateria a quintali, è ancora lontana.
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