L' antimateria....

Cosa è l'antimateria?
Per ogni particella elementare (protone, elettrone, neutrone, pione, neutrino, ....) esiste una particella che è caratterizzata dal possedere uguale massa e spin, ma valori opposti delle cariche (carica elettrica, numero barionico, numero leptonico,..). Queste particelle vengono chiamate antiparticelle. Se esse si combinassero per dare origine a dei nuclei, a degli atomi, a delle molecole, ... si avrebbe dell'antimateria.

Quando è stata scoperta?
La scoperta dell'antimateria è un bell'esempio di situazione in cui la teoria precede l'esperimento. Durante gli anni '20 uno dei problemi principali con cui erano confrontati i fisici era quello di descrivere correttamente il comportamento di un elettrone tenendo conto, sia della teoria della relatività, che delle leggi della fisica quantistica. Dirac scrive nel 1928 un'equazione quanto-relativistica per l'elettrone libero che descrive, senza bisogno di ipotesi ad-hoc, il comportamento dell'elettrone, comprese le proprietà dello spin. L'equazione di Dirac presenta però come soluzioni dei valori di energia negativa che apparentemente non si lasciavano associare a nessuna grandezza fisica fino ad allora nota. Solo dopo diversi tentativi di interpretazione nel 1931 Dirac arriva alla conclusione che i valori di energia negativa andavano associati ad una particella ancora sconosciuta di massa uguale a quella dell'elettrone, ma con carica opposta a quella dell'elettrone. Nel 1932 Anderson scopre nei raggi cosmici i primi "elettroni positivi", chiamati in seguito positroni.

L'antimateria esiste in Natura?
Alcune antiparticelle vengono prodotte "in Natura" spontaneamente solo in alcuni particolari decadimenti radioattivi, altre sono state prodotte solo nei laboratori specializzati. Le leggi della Natura permettono perciò l'esistenza delle antiparticelle, ma la sua presenza spontanea è rara. Oltre alle antiparticelle sono stati prodotti nel 1996 (Esperimento LEAR al CERN) i primi nove (!) nuclei di antiidrogeno (un antiprotone circondato da un positrone). Da allora altri esperimenti sono stati eseguiti, ma la quantità di antimateria prodotta è complessivamente poca. Atomi o molecole di antimateria non sono ancora stati prodotti ne detettati. L'universo ci appare costituito interamente da materia e non da antimateria. Forse esistono qua e là delle "isole" di antimateria ma la loro esistenza è ancora dibattuta e soprattutto ricercata sperimentalmente. La teoria del Big Bang prevede però nei primi istanti di vita dell'universo una uguale presenza di materia e antimateria. Come mai questa ripartizione equivalente sia andata persa non è ancora chiaro.

Materia e antimateria si comportano nello stesso modo?
Materia e antimateria non si comportano completamente allo stesso modo. Ad esempio nel decadimento dei mesoni K neutri la simmetria fra materia e antimateria viene violata. La violazione è molto piccola (frazioni di punto percentuale) ma comunque significativa. Al momento non è ancora chiaro la causa di questa asimmetria

L'antimateria è pericolosa?
E' vero che una particella che si "scontra" con la propria antiparticella provoca l'annichilazione di entrambe e la loro completa trasformazione in energia. Affinché l'energia liberata in questi processi possa divenire potenzialmente pericolosa sono necessarie delle quantità di antimateria attualmente assolutamente fuori della nostra portata. Per produrre un milligrammo di antimateria gli acceleratori del CERN dovrebbero lavorare ininterrottamente per circa un secolo.

Ora non ricordo bene Knight...Nel 2001, mi sembra, è stato avviato un acceleratore di particelle in Svizzera, ed il rischio era che lo scontro fra materia ed antimateria, se una cellula di quest'ultima fosse sopravvissuta più di quei millesimi di secondo del dovuto, avesse generato un buco nero il quale, alimentandosi della materia circostante, in pochi secondi avrebbe inghiottito il nostro intero pianeta e forse parte della nostra galassia. Giusto?
Ricordo comunque i miei vagheggiamenti fanciulleschi (lo so, non ero normale neanche da piccola, invece di sognare fidanzatini, immaginavo mondi di antimateria, quindi una anti-Eadaoin brutta e cattiva... , sì, perchè nella nostra reale dimensione sono bellina e carina... ...) su universi paralleli con la realtà al contrario... Decisamente l'antimateria si è rivelata tutt'altra cosa!

Argomento interessantissimo!!!
Alcune notizie, soprattutto di carattere storico sono state da me apprese solo ora...
E' vero che attualmente l'antimateria sembra qaualcosa di molto lontano, tuttavia non bisogna dmenticare i notevoli passi avanti che la scienza a fatto negli ultimi secoli...ovviamente la sete di conoscenza, unico motore, ha spinto l'uomo ad occuparsi di molti fenomeni che avvengono in natura, ma gran parte del merito va anche dato all'enorme sviluppo della tecnologia che ora permette cose che fino a 100 anni fa sembravano impossibili...quindi io non giurerei sul fatto che siamo ancora lontani...forse noi non avremo modo di beneficiare di queste scoperte, ma sono sicuro che presto (inteso come tempo di ricerca e sperimentazione) i risultati saranno entusiasmanti...
Io sapevo che l'acceleratore di particelle della Svizzera era ancora in fase di completamento...comuque come sempre quando si cerca di dare risposte a questi quesiti attraverso la sperimentazione, i rischi sono sempre elevati...se c'è da preoccuparsi? Non saprei...

[Modificato da Cavalier Lancillotto 23/07/2005 14.34]

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Scritto da: Cavalier Lancillotto 23/07/2005 14.26
Argomento interessantissimo!!!
Alcune notizie, soprattutto di carattere storico sono state da me apprese solo ora...
E' vero che attualmente l'antimateria sembra qaualcosa di molto lontano, tuttavia non bisogna dmenticare i notevoli passi avanti che la scienza a fatto negli ultimi secoli...ovviamente la sete di conoscenza, unico motore, ha spinto l'uomo ad occuparsi di molti fenomeni che avvengono in natura, ma gran parte del merito va anche dato all'enorme sviluppo della tecnologia che ora permette cose che fino a 100 anni fa sembravano impossibili...quindi io non giurerei sul fatto che siamo ancora lontani...forse noi non avremo modo di beneficiare di queste scoperte, ma sono sicuro che presto (inteso come tempo di ricerca e sperimentazione) i risultati saranno entusiasmanti...
Io sapevo che l'acceleratore di particelle della Svizzera era ancora in fase di completamento...comuque come sempre quando si cerca di dare risposte a questi quesiti attraverso la sperimentazione, i rischi sono sempre elevati...se c'è da preoccuparsi? Non saprei...

[Modificato da Cavalier Lancillotto 23/07/2005 14.34]

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....ottimo spunto Lancillotto...non credo che sia pericoloso, almeno ai livelli di sperimentazione attuali...
Un acceleratore di particelle è una macchina il cui scopo è quello di produrre fasci di ioni o particelle subatomiche (elettroni, positroni, protoni, antiprotoni ecc.) con "elevata" energia cinetica. Tali macchine vengono usate principalmente per scopi medici (produzione di isotopi radioattivi, terapia adronica, ecc.), per studiare la struttura dei materiali (ad esempio sfruttando la radiazione di sincrotrone) o per scopi di ricerca in fisica delle particelle (un fascio di particelle di elevata energia permette di sondare oggetti di dimensioni molto piccole).
I metodi per accelerare particelle sono basati sull'uso di campi elettrici e magnetici, di cui i primi forniscono energia alle particelle accelerandole ed i secondi servono a curvarne la traiettoria (ad esempio negli acceleratori circolari: ciclotrone e sincrotrone) o a correggere dispersioni spaziali e di impulso dei fasci accelerati.