Concetti Chiave
- L'esperimento STAR ha prodotto l'antiparticella più massiccia mai trovata, l'antielio 4, stimolando la ricerca di antiparticelle più pesanti nell'Universo.
- La cosmologia cerca di comprendere l'assenza di antimateria, dato che il Big Bang ha generato quantità uguali di materia e antimateria.
- Le antiparticelle hanno la stessa massa delle particelle ordinarie ma carica opposta, e la loro interazione produce energia.
- Teorie suggeriscono la presenza di antimateria in regioni confinate o differenze nelle leggi fisiche subito dopo il Big Bang.
- L'osservatorio AMS sulla Stazione Spaziale Internazionale mira a rilevare antiparticelle come antiprotoni e positroni nei raggi cosmici.
La notizia della produzione in laboratorio (nell'ambito dell'esperimento STAR) dell'antiparticella più massiccia mai trovata (antielio 4) è uno stimolo per cercare nell'Universo antiparticelle ancora più pesanti, per tentare d'individuare galassie intere di antimateria, che si suppone possano esistere. Uno dei problemi della cosmologia è infatti capire perché nell'Universo esiste soltanto materia ordinaria, nonostante subito dopo il Big Bang siano state prodotte quantità uguali di particelle e antiparticelle.
La notizia della produzione in laboratorio (nell'ambito dell'esperimento STAR) dell'antiparticella più massiccia mai trovata (antielio 4) è uno stimolo per cercare nell'Universo antiparticelle ancora più pesanti, per tentare d'individuare galassie intere di antimateria, che si suppone possano esistere. Uno dei problemi della cosmologia è infatti capire perché nell'Universo esiste soltanto materia ordinaria, nonostante subito dopo il Big Bang siano state prodotte quantità uguali di particelle e antiparticelle.Le antiparticelle hanno la stessa massa delle rispettive particelle ordinarie ma carica elettrica opposta. Secondo i calcoli, l'eccedenza di particelle rispetto alle antiparticelle è di una parte su 10 miliardi. Non si capisce il perché, dal momento che subito dopo la loro produzione devono essere venute in contatto tra loro trasformandosi in energia (se una particella e un'antiparticella entrano in contatto tra loro le loro masse si trasformano in energia). Per spiegare l'enigma si è ipotizzata la presenza di antimateria in regioni confinate dell'Universo, finora però mai osservate. Un'altra ipotesi è che subito dopo il Big Bang le leggi della fisica non siano state precisamente le stesse per le particelle e le antiparticelle: prima della loro conversione in energia ci sarebbero state le condizioni per il verificarsi di processi di trasformazione di antiparticelle in particelle e viceversa, ma con i primi avvenuti un numero di volte più elevato rispetto ai secondi.
Tutte le particelle subatomiche conosciute hanno un'antiparticella. L'antiparticella dell'elettrone è detta positrone. Quando un elettrone e un positrone vengono a contatto convertono le loro masse in due fotoni aventi ognuno una precisa energia. La scoperta di fotoni con tale energia in una regione dell'Universo indica pertanto che in questa regione sono presenti positroni in contatto con elettroni. I positroni possono essere prodotti per esempio nel decadimento naturale di elementi radioattivi creati da sorgenti astrofisiche, ma anche dalla materia che cade a velocità elevatissima in un buco nero: in questo caso la materia raggiunge una temperatura così alta da creare una coppia di un elettrone e un positrone, che si allontanano indipendentemente a grande velocità.
Si spera di ottenere importanti informazioni sull'antimateria cosmologica con l'osservatorio AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), installato sulla Stazione spaziale internazionale. Con tale apparato si cercherà di rivelare oltre agli antiprotoni e agli antielettroni (positroni), che costituiscono i raggi cosmici che investono la Terra, anche particelle mai osservate finora.
Claudio Censori (www.cosmored.it)
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Domande da interrogazione
- Qual è l'importanza della produzione dell'antielio 4 nell'esperimento STAR?
- Perché è un problema cosmologico la predominanza della materia ordinaria nell'Universo?
- Quali ipotesi sono state formulate per spiegare l'assenza di antimateria osservabile?
- Qual è il ruolo dell'osservatorio AMS nella ricerca sull'antimateria?
La produzione dell'antielio 4, l'antiparticella più massiccia mai trovata, stimola la ricerca di antiparticelle ancora più pesanti nell'Universo, con l'obiettivo di individuare galassie di antimateria.
È un problema perché, secondo le teorie, subito dopo il Big Bang furono prodotte quantità uguali di particelle e antiparticelle, ma oggi osserviamo solo materia ordinaria.
Si ipotizza che l'antimateria possa esistere in regioni confinate dell'Universo o che le leggi fisiche post-Big Bang abbiano favorito la trasformazione di antiparticelle in particelle.
L'AMS, installato sulla Stazione spaziale internazionale, cerca di rivelare antiprotoni, positroni e particelle mai osservate, fornendo informazioni cruciali sull'antimateria cosmologica.
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