Antimateria, una simmetria perfetta

L’antimateria. Un affascinante concetto che spesso viene inserito in diverse storie fantascientifiche e che per anni ha affascinato la popolazione. Ma esattamente cos’è? L’antimateria in effetti non è niente di particolarmente eccitante. Si tratta infatti di materia esattamente identica a quella “tradizionale” nella forma e nella massa ma con una cruciale differenza: alcuni numeri quantici dell’antimateria hanno segno opposto.

Un esempio di un atomo di anti-idrogeno. I due atomi sono praticamente identici.

Che significa? In breve, i numeri quantici sono espressioni delle proprietà di una particella (come la sua carica) e servono per determinare la struttura degli atomi, un “antiparticella” (prendiamo per esempio l’idrogeno) avrà sostanzialmente le stesse caratteristiche di una particella “normale”. Quindi l’idrogeno e “l’anti-idrogeno” sono sostanzialmente particelle identiche ma speculari (un elettrone di antimateria sarebbe quindi un positrone in quanto positivo e non negativo).

Di fatto dunque non sarebbe affatto semplice capire a occhio nudo se qualcosa (una tazza ad esempio) fosse costruito in antimateria. La tazza di antimateria (o anti-tazza se preferite) sarebbe fondamentalmente uguale e si comporterebbe in modo identico a una tazza tradizionale (ovviamente una tazza di antimateria esploderebbe all’istante appena in contatto con l’aria, vaporizzando voi e il plump cake che speravate di inzuppare nel vostro anti-caffè). Una stella di antimateria o un pianeta di antimateria per esempio non avrebbero assolutamente nessuna differenza osservabile rispetto a pianeta o a un corpo celeste  di materia “standard”.

Esiste un fatto sulle “antiparticelle” molto interessante che ha colpito gli appassionati di fantascienza e gli scienziati. L’antimateria a contatto con la materia ordinaria si “annichilisce”, ovvero si distrugge completamente insieme alla sua controparte, rilasciando tutta l’energia rinchiusa dentro i due atomi (che è veramente tantissima. Per esempio 3 grammi di antimateria libererebbero circa 269626554 megajoule di energia. Ovvero circa 74,896265 Gigawatt, abbastanza per alimentare milioni di lampadine per anni o una piastra per capelli per 10 minuti)

Foto dell’esperimento AEGIS del CERN il cui obiettivo è quello di misurare l’effetto della gravità terrestre sull’antimateria

L’uso bellico o civile dell’antimateria come forma di energia è tuttavia praticamente impossibile. Il problema fondamentale (oltre al fatto che è una delle più costose cose in assoluto, in quanto per produrla è necessaria una quantità di energia enorme e condizioni ben precise) è che non esiste un contenitore capace di immagazzinarla a lungo. L’antimateria sparisce annichilendosi a contatto con qualsiasi cosa di materia, non può essere dunque contenuta in bombole o in capsule in modo sicuro o pratico.

È possibile immagazzinarne qualche anti-atomo dentro delle speciali “trappole” elettromagnetiche che isolano l’antiparticella dalla materia tramite potenti campi magnetici. Questo tuttavia non per molto tempo, il record attuale di contenimento è circa 16 minuti, ottenuto dal CERN di Ginevra. L’osservazione delle antiparticelle è incredibilmente importante per risolvere uno dei più grandi misteri del “modello tradizionale”.

In effetti, l’antimateria ci pone davanti a uno scomodo problema. Secondo la teoria del Big Bang infatti, nell’attimo della creazione del nostro universo si dovrebbero essere formate le stesse identiche quantità di antimateria e materia (questo in base alle conoscenze attuali della fisica e in accordo con gli attuali modelli ovviamente). Si sarebbero dovute, in teoria, annichilire nel momento stesso in cui l’universo si è formato. Per qualche ragione, questo non è successo.

Nell’Universo attuale osserviamo sostanzialmente solo materia e non abbastanza antimateria. Quindi in virtù del fatto che dovrebbero essere abbondanti quanto le particelle normali, dove sono tutte le antiparticelle? Una delle teorie più interessanti sull’argomento è quella della “gravità inversa”, è possibile infatti che l’antimateria sviluppi una forza di gravità opposta alla materia. Questo significherebbe che l’antimateria e la materia si sono solo allontanate l’una da l’altra.

Purtroppo la nostra conoscenza su questi argomenti è ancora limitata e superficiale, sicuramente il concetto di questo “materiale esotico” affascinerà generazioni di appassionati di fantascienza per ancora molto tempo, prima di rivelarci quali misteri nasconde questo misterioso specchio imitatore del cosmo.

 

Sitografia:

http://iopscience.iop.org/article/10.1209/0295-5075/94/20001/meta;jsessionid=CF03AF1BDAAB253525799503221095D3.ip-10-40-2-120

https://home.cern/about/updates/2015/09/antihydrogen-cern-20-years-and-going-strong

http://cerncourier.com/cws/article/cern/62197

https://home.cern/about/updates/2013/02/fat-antiatoms-laser-beams-and-matter-antimatter-asymmetry

 

Sull’Autore

Classe 1996, studio scienze agrarie all'università di Firenze. Tra i miei interessi maggiori ci sono: le scienze naturali, il teatro, la filosofia e le felpe nere con il cappuccio. Probabilmente la più grande invenzione nell'ambito dei vestiti dai tempi dei pantaloni.

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