venerdì 29 giugno 2012

ENERGIA: quando MATERIA e ANTIMATERIA si incontrano!!!!

                                       

Ogni oggetto che ci circonda è fatto di materia. Ma se ogni cosa è di materia, che cosa è allora l'antimateria?
Per avere la risposta bisogna tornare indietro nel tempo fino agli anni '30.
Nel 1928 Dirac formulò una teoria per il moto degli elettroni in campi elettrici e magnetici, includendo sia effetti quantistici che effetti relativistici.
Questa teoria, in grado di descrivere i risultati delle misure sperimentali in modo eccezionalmente preciso, portò anche ad una sorprendente previsione.
L'elettrone doveva avere una "antiparticella" con stessa massa ma carica elettrica opposta a quella negativa di un normale elettrone.
La previsione di Dirac trovò conferma sperimentale nel 1932.


Rappresentazione artistica di un atomo di idrogeno e di uno di anti-idrogeno.
(
Credit: INFN-Notizie N.13 febbraio 2003 "A caccia di antimateria: l’esperimento ATHENA" )

Oggi sappiamo che tutte le particelle con momento angolare intrinseco (spin) semi-intero, devono avere un'antiparticella. Mentre la massa di particelle e antiparticelle è identica, altre proprietà sono caratterizzate da valori che hanno segno matematico opposto. Ad es. l'antiprotone ha la stessa massa del protone ma carica elettrica opposta (la carica del protone è positiva, quella dell'antiprotone è negativa).
Anche alle particelle elettricamente neutre, come il neutrone, corrispondono antiparticelle. Esse possiedono proprietà, con segno cambiato, differenti dalla carica elettrica.




L'idea dell'antimateria è un'idea così rivoluzionaria che per essere accettata dovette attendere molte verifiche sperimentali.
Oggi l'antimateria è usata ogni giorno in medicina per analizzare lo stato del cervello, tramite la tecnica chiamata Positron Emission Tomography (PET). La PET è un metodo di indagine che permette di misurare funzioni metaboliche e reazioni biochimiche in vivo ed ha larga applicazione nelle neuroscienze, in oncologia e cardiologia.
Nella PET i positroni provengono dal decadimento di nuclei radioattivi che vengono incorporati in un fluido speciale, iniettato poi per via endovenosa al paziente. I positroni emessi annichilano con gli elettroni degli atomi vicini e danno luogo a due raggi gamma emessi in direzioni opposte. Essi vengono rivelati tramite opportuni rivelatori, disposti in "anelli" attorno al paziente, per individuare e registrare i punti in cui si sono verificate le annichilazioni e quindi ricostruire dove si è distribuito il radiofarmaco nel corpo.






Fig. 1: Tipica scansione PET che permette di individuare l'attività metabolica cerebrale.

Fig. 2: Rappresentazione grafica del funzionamento della PET.
(Credit:
Davide Centomo, Dip. di Fisica Università di Bologna)

Raggi cosmici provengono dallo spazio esterno, da ogni direzione. Alcuni di essi passano attraverso il nostro corpo ogni secondo di ogni giorno, ovunque noi siamo. I raggi cosmici primari sono composti principalmente da protoni e nuclei di elio (e relativamente pochi nuclei più pesanti) di alta energia. Giungendo nell'alta atmosfera terrestre essi collidono con i nuclei atomici di azoto e ossigeno dell'aria. In molte collisioni l'energia ricompare come massa di nuove particelle e antiparticelle. I raggi cosmici sono così una sorgente naturale di antiparticelle e nel 1932 , studiandoli, Carl Anderson rivelò la prima antiparticella, il positrone.


Fig. 2: Un raggio cosmico interagisce nell'alta atmosfera dando luogo ad una cascata di nuove particelle e antiparticelle.
(Credit: INFN-Notizie N.6 aprile 2001 "Dai raggi cosmici all' universo" )

Fig. 3: Rappresentazione animata dell'interazione di un raggio cosmico con l'atmosfera.
(Credit:
Davide Centomo, Dip. di Fisica Università di Bologna)


"Abbiamo dimostrato che è possibile studiare la struttura interna dell'atomo di anti-idrogeno."

 






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2 commenti:

  1. ANCHE UN BAMBINO CAPIREBBE!

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  2. New Diet Taps into Pioneering Plan to Help Dieters Get Rid Of 15 Pounds within Only 21 Days!

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