L'ANTIMATERIA: SCIENZA E NON FANTASCIENZA

Tutto ciò che sta attorno a noi è composto di atomi: la Terra, l'aria, l'acqua, i nostri corpi ecc. A loro volta gli atomi non sono indivisibili, ma sono formati da costituenti ancor più piccoli: protoni, neutroni ed elettroni. Tutte queste particelle sono caratterizzate da una serie di proprietà fisiche, che in sostanza descrivono come queste interagiscono tra di loro e con le altre particelle. Ad esempio, protoni ed elettroni sono caratterizzati da una carica elettrica che misura l'intensità della loro interazione elettrica. Al contrario, il neutrone, come dice il nome, non è elettricamente carico e non interagisce elettricamente (quindi, non ha carica elettrica).
Sono tante le proprietà che possono distinguere le diverse particelle: alcune hanno dei nomi bizzarri, come lo spin, il sapore, il colore, la stranezza, e molte altre ancora (il significato di queste espressioni è completamente diverso da quello comunemente utilizzato nella lingua parlata). Infine, ogni particella è dotata di una massa (che può al limite essere nulla, come nel caso del fotone, la particella di cui è costituita la luce).

Una particella è dunque caratterizzata da una serie di proprietà. Ebbene, in Natura esiste per ogni particella una corrispondente antiparticella, ovvero una particella con la medesima massa della corrispondente, ma con tutte le altre proprietà uguali in modulo e opposte in segno. Ad esempio, l'antiparticella dell'elettrone (detta positrone) ha carica elettrica positiva uguale in modulo a quella dell'elettrone. L'antiparticella del protone, detta antiprotone, ha invece carica elettrica negativa. Proseguendo con gli esempi, alcune particelle esotiche dotate di stranezza ad esempio pari a +1, hanno le rispettive antiparticelle con stranezza pari a -1. Una particella che ha tutti le proprietà pari a zero (ad esempio il fotone) è di fatto indistinguibile dalla propria antiparticella.

Si dice antimateria tutto ciò che è costitutito da antiparticelle. Antimateria e materia non possono mai venire in contatto tra loro, altrimenti si verifica il fenomeno dell'annichilazione: particella e antiparticella interagiscono tra loro distruggendosi reciprocamente e convertendo la propria massa in energia (solitamente sotto forma di radiazione elettromagnetica). Per questo l'antimateria è così rara nel nostro mondo. Data la predominanza della materia ordinaria, ogni antiparticella finisce inevitabilmente per collidere con la rispettiva particella, e scompare.

Al giorno d'oggi, l'antimateria viene prodotta in quantità esigue nei grandi laboratori, con i cosiddetti"acceleratori di particelle", che sfruttano collisioni ad alta energia per materializzare coppie particella/antiparticella (in pratica, è il fenomeno opposto dell'annichilazione: creazione di coppie a partire da energia). Quantità ben più consistenti di antimateria vengono prodotte all'interno del Sole e di tutte le stelle. Nei loro nuclei, infatti, le temperature elevatissime permettono una serie di reazioni nucleari che producono antimateria in abbondanza.

Tra di loro, le particelle di antimateria si comportano in maniera molto simile alle particelle di materia. Per esempio, combinando un antiprotone con un antielettrone è possibile ottenere i cosiddetti atomi di antiidrogeno (l'idrogeno ordinario è costituito proprio da un protone e un elettrone). Questo esperimento è stato realizzato con successo qualche anno fa nei laboratori del CERN di Ginevra. Si potrebbe dunque pensare che possa esistere una specie di "mondoallo specchio", interamente composto di antimateria. In realtà, esistono minutissime differenze tra il comportamento della materia e dell'antimateria, impercettibili nei fenomeni ordinari, ma rilevanti sulla scala subatomica. In particolare, la materia sembra in qualche modo essere favorita nella competizione con l'antimateria. Forse, all'inizio della vita dell'Universo, materia e antimateria erano presenti in ugual numero, ma nel corso dell'evoluzione dell'Universo l'antimateria è del tutto scomparsa. La fisica che regola questi fenomeni non è in realtà ancora del tutto compresa, e sono in corso intensi studi volti a chiarire questo aspetto affascinante del nostro Universo.