• Tuesday September 21,2021

antimateria

Ti spieghiamo cos'è l'antimateria, come è stata scoperta, le sue proprietà, le differenze con la materia e dove viene trovata.

L'antimateria è composta da antielettroni, antineutroni e antiprotoni.
  1. Che cos'è l'antimateria?

Nella fisica delle particelle, il tipo di materia costituito dalle antiparticelle è noto come antimateria, piuttosto che particelle ordinarie. Cioè, è un tipo di materia meno frequente.

È indistinguibile dalla materia comune, ma i suoi atomi sono costituiti da antielettroni (elettroni con carica positiva, chiamati positroni ), antineutroni (neutroni con momento magnetico opposto) e antiprotoni (protoni con carica negativa ), sottosopra dagli atomi ordinari.

Quando vengono trovati, l'antimateria e la materia si annichilano dopo pochi istanti, rilasciando enormi quantità di energia, che sono espresse come fotoni ad alta energia (raggi gamma) e altre coppie di particelle elementari. Cula-antipartcula. Pertanto, necessariamente coesistono in spazi diversi.

Negli studi di fisica, viene fatta una distinzione tra particelle e antiparticelle usando una barra orizzontale (macro) sui simboli corrispondenti al protone (p), elettrone (e) e neutrone (n). Allo stesso modo, gli atomi di antimateria sono espressi con lo stesso simbolo chimico, secondo la stessa macro regola.

Inoltre: modelli atomici

  1. Scoperta dell'antimateria

Paul Dirac postulò teoricamente l'esistenza dell'antimateria nel 1928.

L'esistenza dell'antimateria fu teorizzata nel 1928 dal fisico inglese Paul Dirac (1902-1984) quando fu proposto di formulare un'equazione matematica che combinasse i principi della relatività di Albert Einstein e quelli della fisica quantistica di Niels Bohr.

Questo arduo lavoro teorico fu risolto con successo e da lì si giunse alla conclusione che doveva esserci una particella analoga all'elettrone ma con una carica elettrica positiva . Questa prima antiparticella era chiamata antielettrone ed è noto oggi che il suo incontro con un elettrone ordinario porta all'annientamento reciproco e alla generazione di fotoni (raggi gamma).

Pertanto, è stato possibile pensare all'esistenza di antiprotoni e antineutroni. La teoria di Dirac fu confermata nel 1932, quando furono scoperti i positroni nell'interazione tra raggi cosmici e materia ordinaria.

Da allora, è stato osservato il reciproco annientamento di un elettrone e un antielettrone. Il loro incontro costituisce un sistema noto come positronium, con un'emivita mai superiore a 10-10 o 10 -7 secondi.

Successivamente, presso l'acceleratore di particelle a Berkeley, in California, nel 1955, fu possibile produrre antiprotoni e antineutroni attraverso collisioni atomiche ad alta energia, seguendo la formula di Einstein di E = mc 2 (l'energia è uguale alla massa per la velocità della luce quadrato).

Allo stesso modo, nel 1995 il primo anti-atomo è stato ottenuto grazie all'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN). Questi fisici europei sono riusciti a creare un atomo di antimateria di idrogeno o antiidrogeno, costituito da un positrone in orbita attorno a un antiprotone.

  1. Proprietà dell'antimateria

Gli atomi di materia e antimateria sono uguali, ma con cariche elettriche opposte.

Ricerche recenti sull'antimateria suggeriscono che si tratta di una questione tanto stabile quanto ordinaria. Tuttavia, le sue proprietà elettromagnetiche sono inverse a quelle della materia .

Non è stato facile studiarlo in profondità, visti gli enormi costi monetari della sua produzione in un laboratorio (circa 62.500 milioni di dollari USA per milligrammo creati) e la brevissima durata di esso.

Il caso di maggior successo della creazione di antimateria in laboratorio è durato circa 16 minuti . Anche così, queste recenti esperienze ci hanno permesso di intuire che materia e antimateria potrebbero non avere le stesse proprietà esatte.

  1. Dov'è l'antimateria?

Questo è uno dei misteri dell'antimateria, per il quale ci sono molte possibili spiegazioni. La maggior parte delle teorie sull'origine dell'universo accettano che inizialmente esistessero proporzioni simili di materia e antimateria .

Tuttavia, attualmente l'universo osservabile sembra essere composto solo da materia ordinaria . Le possibili spiegazioni di questo cambiamento indicano le interazioni della materia e dell'antimateria con la materia oscura o una iniziale asimmetria tra la quantità di materia e l'antimateria prodotta durante il Big Bang.

Quello che sappiamo è che negli Anelli Van Allen del nostro pianeta vengono realizzate produzioni naturali di antiparticelle . Questi anelli si trovano a circa duemila chilometri dalla superficie e reagiscono in questo modo quando i raggi gamma colpiscono l'atmosfera esterna.

Tale antimateria tende a essere raggruppata insieme, poiché non vi è abbastanza materia ordinaria in quella regione da annientare, e alcuni scienziati pensano che una tale risorsa potrebbe essere utilizzata per estrarre l'antimateria.

  1. A cosa serve l'antimateria?

Attualmente, i positroni (antielettroni) sono già utilizzati per eseguire la tomografia.

L'antimateria non ha ancora troppi usi pratici nelle industrie umane, a causa dei suoi costi elevati e della tecnologia esigente che comporta la sua produzione e gestione. Tuttavia, alcune applicazioni sono già una realtà.

Ad esempio, viene eseguita la tomografia a tomografia ad emissione di positroni (PET), che ha suggerito che l'uso di antiprotoni nel trattamento del cancro è possibile e forse più efficace di tecniche attuali con protoni (radioterapia).

Tuttavia, l'applicazione principale dell'antimateria sarebbe come fonte di energia . Secondo le equazioni di Einstein, l'annientamento della materia e dell'antimateria rilascia così tanta energia che un chilo di annientamento della materia / antimateria sarebbe dieci miliardi di volte più produttivo di qualsiasi reazione chimica e diecimila volte più della fisica nucleare.

Se queste reazioni vengono controllate e sfruttate, tutte le industrie e persino i trasporti verranno modificati. Ad esempio, con dieci milligrammi di antimateria, un veicolo spaziale potrebbe essere spinto su Marte.

Continua con: Origine della materia


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