Che cos’è l’antimateria? Sembra uscito da un romanzo di fantascienza. Ma l’antimateria esiste davvero ed è la gemella cattiva della materia normale. La materia e l’antimateria sono due tipi di materia che compongono l’universo. Entrambi hanno il potenziale di essere esplosivi se entrano in contatto tra loro. L’antimateria si distingue dalla materia normale per le sue proprietà, tra cui quelle elettriche, di massa e spettroscopiche. Le sue strane proprietà fanno sì che, ovunque si guardi nel mondo, non ci sia un solo grammo di antimateria. Se doveste entrare in contatto anche solo con una particella di antimateria, potreste considerare la vostra vita finita molto rapidamente. Questo perché quando la materia e l’antimateria si incontrano, entrambe si annichiliscono a vicenda, rilasciando una grande quantità di energia. Vediamo perché questo accade…
Che cos’è la materia?
La materia è qualsiasi sostanza che ha una massa e occupa spazio. Se una sostanza ha una massa, è perché è composta da particelle (come protoni, neutroni ed elettroni) che sono tenute insieme da una forza chiamata “energia atomica di legame”. Due uomini e mezzo: una sostanza può essere costituita da pura materia o da una miscela di materia e antimateria. Le particelle che compongono la materia hanno cariche positive e le particelle che compongono l’antimateria hanno cariche negative. Quando una carica positiva e una carica negativa si uniscono, si distruggono a vicenda e creano energia. Questo accade perché le cariche positive e negative si attraggono, ma quando entrano in contatto si annichiliscono a vicenda.
L’amicizia tra protoni ed elettroni
I protoni sono particelle subatomiche con carica positiva che si trovano nel nucleo di ogni atomo. Gli elettroni sono particelle subatomiche con carica negativa che orbitano intorno al nucleo dell’atomo. I protoni e gli elettroni nel nucleo di un atomo sono amici per la pelle. Sono tenuti insieme da una forte forza elettromagnetica. Questa forza è milioni di volte più forte della forza gravitazionale. Gli elettroni sono attratti dai protoni nel nucleo e viceversa, ma non possono mai toccarsi. L’unico modo in cui possono stare insieme è se si trovano ai lati opposti del nucleo. Gli elettroni nel nucleo e i protoni nel nucleo sono molto stabili, ma se un elettrone si trovasse al di fuori del nucleo, sarebbe instabile. L’elettrone cercherebbe una nuova casa.
Perché non abbiamo un mondo pieno di antimateria?
Se la forza elettromagnetica potesse in qualche modo far spostare gli elettroni all’esterno del nucleo, non ci sarebbe la forza repulsiva che trattiene i protoni nel nucleo. Quando gli elettroni si spostano, le cariche positive rimangono nel nucleo. Le cariche positive sono attratte dagli elettroni all’esterno del nucleo. Gli elettroni e le cariche positive si respingono. Ma la forte forza elettromagnetica fa muovere gli elettroni. Se questo avviene in quantità sufficiente, un gran numero di atomi avrà elettroni all’esterno. Se l’atomo fosse fatto interamente di elettroni, sarebbe un atomo di antimateria. L’unica ragione per cui l’universo non è fatto di antimateria è che sarebbe difficile rimuovere gli elettroni dal nucleo.
Come si produce l’antimateria?
L’antimateria può essere prodotta attraverso acceleratori di particelle, come il CERN, o prendendo un atomo normale ed esponendolo a una grande quantità di energia. Ad esempio, se si prende l’idrogeno e lo si sottopone a una grande quantità di pressione e calore, gli atomi di idrogeno si trasformano in positroni ed elettroni. L’acceleratore di particelle del CERN è entrato in funzione alla fine degli anni Ottanta. Il suo scopo era quello di studiare l’antimateria e ha avuto il suo primo funzionamento con successo nel 1989. Un acceleratore di particelle è una macchina che utilizza campi elettromagnetici per accelerare le particelle cariche. Questo può essere fatto in diversi modi. Il metodo più comune consiste nell’inviare una corrente ad alta tensione attraverso un tubo metallico. Questa corrente crea un campo magnetico che accelera le particelle mentre attraversano il tubo.
Quando la materia e l’antimateria si scontrano: Il gioco è finito!
Quando la materia e l’antimateria si scontrano, si distruggono in un’enorme esplosione di energia. Tutta l’energia utilizzata per creare le due particelle viene liberata. Quindi, se si mettono insieme un po’ di antimateria e un po’ di materia, entrambe scompaiono. Se una grande quantità di antimateria venisse messa insieme a una grande quantità di materia, l’esplosione che ne deriverebbe sarebbe devastante per l’area circostante. L’energia liberata potrebbe essere utilizzata per alimentare le città o potrebbe essere sufficiente a distruggerle. La quantità di energia rilasciata dalla collisione di materia e antimateria è stata calcolata da Einstein. La sua equazione prevede che venga rilasciata una quantità di energia pari a quella presente in milioni di tonnellate di TNT.
Sintesi
La materia e l’antimateria sono due tipi di materia che compongono l’universo. Entrambi hanno il potenziale di essere esplosivi se entrano in contatto tra loro. L’antimateria si distingue dalla materia normale per le sue proprietà, tra cui quelle elettriche, di massa e spettroscopiche. Le sue strane proprietà fanno sì che, ovunque si guardi nel mondo, non ci sia un solo grammo di antimateria. Se doveste entrare in contatto anche con una sola particella di antimateria, potreste considerare la vostra vita finita molto rapidamente. Questo perché quando la materia e l’antimateria si incontrano, entrambe si annichiliscono a vicenda, liberando una grande quantità di energia. L’unica ragione per cui l’universo non è fatto di antimateria è che sarebbe difficile rimuovere gli elettroni dal nucleo.