L'antimateria

Si parla di antimateria per indicare tutte le particelle che hanno la stessa massa di un'altra ma una caratteristica opposta. Sono dette antiparticelle.

Chi ha scoperto l'antimateria?

Il primo fisico a ipotizzare l'esistenza teorica dell'antimateria fu il fisico inglese Paul Dirac nel primo Novecento. La conferma sperimentale arrivò pochi anni dopo.

Cosa sono le antiparticelle

La materia è composta da atomi e tutti gli atomi sono composti dalle stesse particelle elementari.

La struttura di un atomo di materia è formata da particelle di carica negativa ( elettroni ) che orbitano intorno a un nucleo centrale composto da particelle di carica positiva ( protoni ) e neutra ( neutroni ).

due atomi di materia e antimateria

Ognuna di queste particelle subatomiche ( elettroni, protoni e neutroni ) ha la sua equivalente antiparticella.

1] Antielettrone ( o positrone )

Ha la stessa massa dell'elettrone ma una carica elettrica positiva anziché negativa. E' anche conosciuto come positrone. E' stato scoperto nel 1932 dal fisico statunitense Carl David Anderson. A livello sperimentale viene generata nei processi di decadimento radioattivo Beta ( particella β+ ).

il positrone in un atomo di antimateria

2] Antiprotone

Ha la stessa massa del protone ma una carica elettrica negativa anziché positiva. E' l'antiparticella del protone. E' stato scoperto nel 1956.

gli antiprotoni in un atomo di antimateria

3] Antineutrone

Ha la stessa massa del neutrone ma si distingue per una proprietà magnetica opposta.

Ogni particella elementare ha un'equivalente antiparticella

Fin qui si è parlato soltanto delle particelle subatomiche per spiegare la differenza tra materia e antimateria. In teoria, tutte le particelle elementari hanno un'equivalente antiparticella.

Materia e antimateria si annullano tra loro

La materia e l'antimateria non possono convivere nello stesso spazio poiché si annullano a vicenda. Questo processo fisico è detto annichilazione o annichilimento.

La particella e l'antiparticella si annichiliscono e si trasformano in due fotoni ad elevata energia

Con l'annichilimento le due particelle si trasformano in una radiazione elettromagnetica ( fotone ). Pertanto, le due particelle cessano di esistere e scompaiono entrambe.

l'annichilimento tra un protone e un antiprotone

Per questo motivo in natura non esiste antimateria osservabile o perlomeno è molto difficile da osservare.

Perché l'Universo è composto prevalentemente da materia?

Probabilmente, nei primi istanti di vita dell'Universo, dopo il Big Bang, le particelle di materia e antimateria erano presenti in eguale misura, o quasi.

Per qualche ragione prevalse la materia. Forse era presente in maggiori quantità oppure fu agevolata da qualche particella ancora ignota, il bosone di Higgs, conosciuta anche come particella di Dio.

Come si produce l'antimateria?

Sulla Terra può essere soltanto creata in laboratorio e negli acceleratori di particelle tramite il fenomeno fisico del decadimento radioattivo beta ( β+ ).

Cos'è il decadimento beta? Per spiegarlo in modo breve e semplice, il nucleo di un atomo pesante diventa instabile quando non ha un numero sufficiente di neutroni a separare tra loro i protoni ( difetto di neutroni ). In questi casi, un protone si trasforma ( decade ) in un neutrone per riportare il nucleo atomico alla stabilità. Durante il decadimento β+ il nucleo emette verso l'estero alcune particelle: un fotone, un neutrino e un positrone ( anti-elettrone / antimateria ).
il decadimento radioattivo beta positivo

Il tempo di vita di un'antiparticella è comunque molto breve

Appena viene creata un'antiparticella, dopo pochi istanti entra a contatto nello spazio con una particella e si annichiliscono entrambe.

Dove si trova l'antimateria?

In teoria potrebbero esistere nel nostro Universo delle sacche o isole di antimateria, delle stelle, galassie o regioni composte da antimateria, purché siano isolate e lontane dalla materia.

Nota. Nelle teorie speculative sul metaverso è anche ipotizzabile l'esistenza di un antiuniverso o diversi antiuniversi.

L'antimateria risponde alle stesse leggi fisiche della materia. Ha soltanto una carica elettrica opposta.



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  1. La struttura dell'atomo