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L'ANTIMATERIA

Antimateria come carburante

Con l'antimateria, tutta l'energia potenziale racchiusa nella materia potrebbe essere sfruttata, invece della piccola parte di energia chimica o nucleare che viene estratta oggi. La reazione di 1 Kg di antimateria, con 1 kg di materia produce 1,8×10¹⁷ J di energia (in base all'equazione E=mc²). Per contro, bruciare 1 kg di petrolio fornisce 4,2×10⁷ J, mentre dalla fusione nucleare di 1 kg di idrogeno si ottengono 2,6×10¹⁵ J.
Comunque, non tutta l'energia prodotta dall'annichilazione di materia e antimateria potrebbe venir utilizzata da tecnologie esistenti o ipotizzabili, perché circa il 50% di quella prodotta viene rimossa dai neutrini, risultando così persa a ogni scopo pratico.

Data la sua scarsità, l'antimateria non è una valida fonte di energia. Generare un singolo atomo di antimateria è immensamente difficile: sono richiesti acceleratori di particelle ed enormi quantitativi di energia, milioni di volte superiori a quella rilasciata dopo l'annichilazione con la materia ordinaria. Inoltre, tutti i metodi conosciuti di produzione dell'antimateria generano allo stesso tempo un ugual quantitativo di materia, così che non più del 50% dell'energia immessa si trasforma in antimateria anche se, poiché la reazione materia/antimateria genera un'energia pari al doppio dell'antimateria coinvolta nella reazione, in teoria l'efficienza della reazione ritorna al 100%.

La produzione di antimateria è attualmente molto limitata, anche se è cresciuta ad un ritmo geometrico dalla sua scoperta nel 1955. La produzione di antimateria oscilla fra 1 e 10 nanogrammi all'anno, e ci si aspetta che cresca esponenzialmente una volta che i nuovi acceleratori al CERN e al Fermilab saranno divenuti operativi.
Con le tecnologie disponibili è possibile ottenere antimateria al costo di 20 milioni di euro al grammo, ottimizzando i parametri di collisione e raccolta, dati gli attuali costi di produzione dell'energia elettrica.
I costi di produzione dell'antimateria, in caso di produzione in serie, è direttamente proporzionale al costo dell'energia elettrica, per cui non risulta economicamente conveniente a meno di non riuscire a generare energia dalla fusione deuterio-deuterio.

Quindi a meno che non si scoprano sorgenti naturali di antimateria, o non si trovi un processo efficiente di produzione della stessa, il possibile sfruttamento come carburante rimarrà più che altro una mera curiosità.
Alcuni studi finanziati dall'Istituto per i Concetti Avanzati della NASA stanno cercando di valutare se l'antimateria che viene prodotta naturalmente nella Fascia di Van Allen e nell'atmosfera dei giganti gassosi come Giove possa venire raccolta ad un costo inferiore rispetto alla produzione sulla Terra.

A livello teorico, dato che l'energia prodotta dall'annichilamento materia/antimateria è nettamente superiore alle altre fonti di propulsione, il rapporto tra peso del carburante e spinta prodotta è estremamente vantaggioso. In effetti, l'energia contenuta in pochi grammi di antimateria è sufficiente a portare una piccola navicella spaziale sulla luna.