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.
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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."
ANCHE UN BAMBINO CAPIREBBE!
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