L’antimateria è l’opposto della materia normale. Più specificamente, le particelle subatomiche di antimateria hanno proprietà opposte a quelle della materia normale. La carica elettrica di quelle particelle è invertita. L’antimateria è stata creata insieme alla materia dopo il Big Bang, ma l’antimateria è rara nell’universo di oggi e gli scienziati non sono sicuri del perché.
Per comprendere meglio l’antimateria, è necessario saperne di più sulla materia. La materia è costituita da atomi, che sono le unità di base di elementi chimici come idrogeno, elio o ossigeno.,
L’universo di un atomo è complesso, in quanto è pieno di particelle esotiche con proprietà di spin e “sapore” che i fisici stanno appena iniziando a capire. Da una prospettiva semplice, tuttavia, gli atomi hanno particelle note come elettroni, protoni e neutroni al loro interno. Ogni elemento ha un certo numero di protoni in ogni atomo: l’idrogeno ha un protone; l’elio ha due protoni; e così via.
Le antiparticelle
Nel cuore di un atomo, chiamato nucleo, sono protoni (che hanno una carica elettrica positiva) e neutroni (che hanno una carica neutra)., Gli elettroni, che generalmente hanno una carica negativa, occupano orbite attorno al nucleo. Le orbite possono cambiare a seconda di quanto sono “eccitati” gli elettroni (ovvero quanta energia hanno.)
Nel caso dell’antimateria, la carica elettrica è invertita rispetto alla materia, secondo la NASA. Gli anti-elettroni (chiamati positroni) si comportano come elettroni ma hanno una carica positiva. Gli antiprotoni, come suggerisce il nome, sono protoni con una carica negativa.,
Queste particelle di antimateria (che sono chiamate “antiparticelle”) sono state generate e studiate da enormi acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider gestito dal CERN (l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare), ha dichiarato la NASA.
“L’antimateria NON è antigravità”, ha aggiunto la NASA. “Sebbene non sia stato confermato sperimentalmente, la teoria esistente predice che l’antimateria si comporta allo stesso modo della gravità come la materia normale.”
Dov’è?
Le particelle di antimateria vengono create in collisioni ad altissima velocità., Nei primi momenti dopo il Big Bang, esisteva solo energia. Mentre l’universo si raffreddava e si espandeva, particelle di materia e antimateria venivano prodotte in quantità uguali. Perché la materia è venuto a dominare è una domanda che gli scienziati devono ancora scoprire.
Una teoria suggerisce che all’inizio fu creata più materia normale dell’antimateria, così che anche dopo l’annientamento reciproco rimaneva abbastanza materia normale per formare stelle, galassie e noi.,
Predizione e premio Nobel
L’antimateria fu predetta per la prima volta nel 1928 dal fisico inglese Paul Dirac, che la rivista New Scientist definì “il più grande teorico britannico dai tempi di Sir Isaac Newton.”
Dirac ha messo insieme l’equazione della relatività speciale di Einstein (che dice che la luce è la cosa che si muove più velocemente nell’universo) e la meccanica quantistica (che descrive cosa succede in un atomo), secondo la rivista. Scoprì che l’equazione funzionava per gli elettroni con carica negativa o con cariche positive.,
Mentre Dirac era inizialmente titubante nel condividere le sue scoperte, alla fine le abbracciò e disse che ogni particella nell’universo avrebbe avuto un’immagine speculare. Il fisico americano Carl D. Anderson scoprì i positroni nel 1932. Dirac ha ricevuto un premio Nobel per la fisica nel 1933, e Anderson ha ottenuto il premio nel 1936.
Astronave antimateria?
Quando le particelle di antimateria interagiscono con le particelle di materia, si annichiliscono a vicenda e producono energia., Ciò ha portato gli ingegneri a ipotizzare che i veicoli spaziali alimentati con antimateria potrebbero essere un modo efficace per esplorare l’universo.
La NASA avverte che c’è un enorme problema con questa idea: ci vogliono circa billion 100 miliardi per creare un milligrammo di antimateria. Mentre la ricerca può cavarsela con molto meno antimateria, questo è il minimo che sarebbe necessario per l’applicazione.
“Per essere commercialmente fattibile, questo prezzo dovrebbe scendere di circa un fattore di 10.000”, ha scritto l’agenzia., La generazione di energia crea un altro mal di testa: “Creare antimateria costa molto più energia di quella che si potrebbe ottenere da una reazione di antimateria.”
Ma questo non ha impedito alla NASA e ad altri gruppi di lavorare per migliorare la tecnologia per rendere possibile la navicella spaziale antimateria. Nel 2012, un rappresentante del Gruppo Tauri ha detto Space.com che è possibile che l’antimateria possa essere usata circa 40-60 anni in futuro.,
La NASA ha creato un rapporto del 2010 (con l’aiuto del Gruppo Tauri e di altri) chiamato “Technology Frontiers: Breakthrough Capabilities for Space Exploration”, che ha dettagliato come un veicolo spaziale a fusione potrebbe funzionare.
Il progetto richiede pellet di deuterio e trizio (isotopi di idrogeno pesanti con uno o due neutroni nei loro nuclei, a differenza dell’idrogeno comune che non ha neutroni). Un fascio di antiprotoni sarebbe poi essere irradiato nel pellet, che bash contro uno strato di uranio incorporato all’interno.,
Dopo che gli antiprotoni colpiscono l’uranio, entrambi verrebbero distrutti e creerebbero prodotti di fissione che scatenerebbero una reazione di fusione. Correttamente diretto, questo potrebbe fare una mossa veicolo spaziale.
Ulteriori letture:
- NASA: Stato di antimateria-Warp Drive, quando?
- Scientific American: cos’è l’antimateria?
- CERN: Antimateria