L’antimateria è stata una delle scoperte fisiche più eccitanti del 20 ° secolo. Raccolto da scrittori di narrativa come Dan Brown, molte persone pensano di esso come un” là fuori ” idea teorica-inconsapevole che in realtà viene prodotto ogni giorno. Inoltre, la ricerca sull’antimateria ci sta aiutando a capire come funziona l’universo.
L’antimateria è un materiale composto dalle cosiddette antiparticelle. Si ritiene che ogni particella che conosciamo abbia un compagno di antimateria che è praticamente identico a se stesso, ma con la carica opposta., Ad esempio, un elettrone ha una carica negativa. Ma la sua antiparticella, chiamata positrone, ha la stessa massa ma una carica positiva. Quando una particella e la sua antiparticella si incontrano, si annientano a vicenda – scomparendo in uno scoppio di luce.
Tali particelle furono predette per la prima volta dal fisico britannico Paul Dirac quando stava cercando di combinare le due grandi idee della fisica moderna: la relatività e la meccanica quantistica. In precedenza, gli scienziati erano perplessi dal fatto che sembrava prevedere che le particelle potessero avere energie inferiori rispetto a quando erano a “riposo” (cioè praticamente senza fare nulla)., Questo sembrava impossibile al momento, in quanto significava che le energie potrebbero essere negative.
Dirac, tuttavia, ha accettato che le equazioni gli stavano dicendo che le particelle stanno davvero riempiendo un intero” mare “di queste energie inferiori – un mare che finora era stato invisibile ai fisici poiché stavano solo guardando”sopra la superficie”. Immaginava che tutti i livelli di energia “normali” esistenti fossero rappresentati da particelle “normali”., Tuttavia, quando una particella salta da uno stato di energia inferiore, appare come una particella normale ma lascia un “buco”, che ci appare come una strana particella-antimateria speculare.
Nonostante lo scetticismo iniziale, esempi di queste coppie particella-antiparticella furono presto trovati. Ad esempio, vengono prodotti quando i raggi cosmici colpiscono l’atmosfera terrestre. Ci sono anche prove che l’energia nei temporali produce anti-elettroni, chiamati positroni., Questi sono anche prodotti in alcuni decadimenti radioattivi, un processo utilizzato in molti ospedali in scanner PET (Positron Emission Tomography), che consentono immagini precise all’interno dei corpi umani. Al giorno d’oggi, gli esperimenti al Large Hadron Collider (LHC) possono produrre anche materia e antimateria.
Mistero materia-antimateria
La fisica prevede che materia e antimateria debbano essere create in quantità quasi uguali, e che questo sarebbe stato il caso durante il Big Bang., Inoltre, si prevede che le leggi della fisica dovrebbero essere le stesse se una particella viene scambiata con la sua antiparticella – una relazione nota come simmetria CP. Tuttavia, l’universo che vediamo non sembra obbedire a queste regole. È quasi interamente fatto di materia, quindi dove è andata tutta l’antimateria? È uno dei più grandi misteri della fisica fino ad oggi.
Gli esperimenti hanno dimostrato che alcuni processi di decadimento radioattivo non producono una quantità uguale di antiparticelle e particelle. Ma non è sufficiente per spiegare la disparità tra quantità di materia e antimateria nell’universo. Di conseguenza, fisici come me all’LHC, su ATLAS, CMS e LHCb, e altri che fanno esperimenti con neutrini come T2K in Giappone, sono alla ricerca di altri processi che potrebbero spiegare il puzzle.,
Altri gruppi di fisici come la Collaborazione Alpha al CERN stanno lavorando a energie molto più basse per vedere se le proprietà dell’antimateria sono davvero lo specchio dei loro partner di materia. I loro ultimi risultati mostrano che un atomo di anti-idrogeno (costituito da un anti-protone e un anti-elettrone, o positrone) è elettricamente neutro con una precisione inferiore a un miliardesimo della carica di un elettrone., Combinato con altre misurazioni, ciò implica che il positrone è uguale e opposto alla carica dell’elettrone per meglio di una parte su un miliardo – confermando ciò che ci si aspetta dall’antimateria.
Tuttavia, rimangono molti misteri. Gli esperimenti stanno anche studiando se la gravità influisce sull’antimateria nello stesso modo in cui influisce sulla materia. Se si dimostra che queste simmetrie esatte sono rotte, richiederà una revisione fondamentale delle nostre idee sulla fisica, influenzando non solo la fisica delle particelle ma anche la nostra comprensione della gravità e della relatività.,
In questo modo, gli esperimenti sull’antimateria ci stanno permettendo di mettere alla prova la nostra comprensione del funzionamento fondamentale dell’universo. Chi sa cosa troveremo?
Lascia un commento