L’Antimateria ovvero… la Materia che viaggia indietro nel Tempo

L’antimateria è il sosia della materia ovvero è composta di particelle che hanno alcuni numeri quantici di segno opposto rispetto quelli della materia, come ad esempio la carica elettrica: ad esempio per l’elettrone, che ha carica elettrica negativa, l’antiparticella corrispondente è l’antielettrone, ovvero il positrone (che ha carica elettrica positiva); al protone corrisponde l’anti-protone… Anche particelle con carica elettrica neutra come il neutrone possiedono un’antiparticella, per esempio neutrone e antineutrone, in virtù del momento magnetico associato alle particelle. Non è così per i neutrini o per i fotoni, invece, che si dice siano l’antiparticella di sé stessi.

Come si è giunti alla scoperta dell’antimateria?

La teoria della relatività ha mostrato che la massa è una forma di energia. Questo significa che la particella non può più essere considerata un oggetto statico, ma va intesa come qualcosa di molto dinamico, un flusso energetico, o l’eccitazione di un campo. 

Questa fu l’intuizione di Paul Dirac (1928) che per primo formulò l’equazione relativistica che descriveva il comportamento degli elettroni, equazione che lo condusse ad ipotizzare l’esistenza dell’antimateria. P. Dirac, infatti, propose di considerare il vuoto quantistico come un mare di elettroni di profondità infinita in cui ogni elettrone occupa un livello della propria energia. 

Questo pacifico “oceano elettronico”, secondo P: Dirac, rimarrebbe virtuale e non rilevabile finché qualcosa non alteri in suo equilibrio: a qual punto si creano come dei flutti, ovvero delle fluttuazioni energetiche capaci di creare delle coppie elettrone- positrone, seppur con una vita brevissima di 10-21 secondi, in accordo con il principio di indeterminazione della meccanica quantistica. Come dire… “il Verbo” che perturba la quiete e che crea.

Il “buco” nell’energia negativa del Mare di Dirac, vale a dire un’assenza di energia negativa, corrisponde a uno stato di energia positiva: i due stati corrispondono rispettivamente in una coppia materia-antimateria, ovvero ad esempio elettrone-positrone. 

Quattro anni più tardi arrivò la dimostrazione sperimentale: nel 1932 fu dimostrata da Carl Anderson l’esistenza del positrone nei raggi cosmici…  Nel 1955 venne dimostrata l’esistenza dell’anti-protone, da parte di milio Segrè e Owen Chamberlain. Si susseguono quindi tutta una serie di conferme fino a giorni nostri.

Richard Feynman (Premio Nobel per la Fisica) propose anche una nuova interpretazione dell’antimateria, alternativa a quella di P. Dirac. Infatti, R. Feynman osservò che i positroni, a conti fatti, non sono altro che elettroni che viaggiano indietro nel tempo. Insomma, un positrone che vive in un tempo lineare, seguendo quella che è per noi la freccia del tempo (dal passato al futuro), è equivalente ad un elettrone che va indietro nel tempo.

Se materia ed antimateria vengono a contatto si annichilano, emettendo energia. Si pensi che se un 1 grammo di materia venisse a contatto con 1 grammo di antimateria si svilupperebbe un’energia pari a quella di una bomba atomica. Produrre antimateria, sulla Terra, tuttavia – pur essendo possibile – è estremamente complesso e costoso. Si stima che produrre antimateria costi 62 miliardi di dollari al grammo!

L’antimateria nella vita di tutti i giorni…

L’antimateria si forma anche per decadimento radioattivo naturale di alcuni isotopi, sempre in quantità irrisorie e per brevissime durate. Ad esempio, durante i temporali si crea antimateria (infatti la scarica del fulmine crea degli isotopi di Azoto che emettono positroni). Ma anche il corpo umano emette centinaia di positroni all’ora, a partire dal decadimento del potassio-40.

Un altro utilizzo tecnologico dell’antimateria è la PET (Positron Emission Tomography). Si tratta di è un’apparecchiatura utilizzata per la produzione di immagini diagnostiche del corpo umano che sfrutta il rilevamento dei raggi gamma prodotti dal decadimento di un isotopo, iniettato nel sistema circolatorio, in grado di produrre positroni in costante annichilazione con gli elettroni del corpo.

Dov’è finita l’antimateria? Esiste un anti-universo?

La perfetta simmetria tra materia e antimateria implica che per ogni particella esista un’antiparticella con massa uguale e determinati numeri quantici di segno opposto. All’inizio dei tempi si presume dovesse esserci quindi una perfetta simmetria tra materia e antimateria.

Dov’è finita allora l’antimateria, pressoché inesistente nel nostro universo? Una delle ipotesi di studio ammette l’esistenza di universo, fatto di antimateria, perfettamente simmetrico rispetto al   nostro! Oppure, come avrebbe detto Richard Feynman, un universo, co-creato(si) col nostro, ma che va indietro nel tempo.

Antimateria, Materia Oscura e Materia a massa negativa… sono la stessa cosa? 

Sono cose diverse. L’antimateria è il sosia della materia ovvero è composta di particelle che hanno alcuni numeri quantici di segno opposto rispetto quelli della materia, come ad esempio la carica elettrica 

La materia oscura, invece, è materia che non interagisce con i campi elettromagnetici e quindi ci appare oscura. Le più recenti misure indicano che la materia oscura costituirebbe circa l’86% della massa dell’universo.

La materia con massa negativa è ancora un’altra cosa: è stata creata in laboratorio e si comporta, dal punto di vista gravitazionale, in maniera opposta alla materia ordinaria (si respinge non si attrae). Come dire che la mela di Newton – se fosse di massa negativa – invece di cadere salirebbe verso l’alto respinta dalla Terra.

Conclusioni

L’idea del vuoto senza forma nel quale confluiscono materia e antimateria nel momento dell’annichilazione ricordano il vuoto del Tao: un vuoto senza forma che è capace di produrre tutte le forme. E in un certo senso i concetti di materia e antimateria richiamano i concetti di Ying e Yang, gli opposti archetipi dell’inconscio collettivo. Questo fa molto riflettere.

Per approfondimenti in questa direzione, suggerisco la lettura del Tao della fisica scritto nel 1975 da Fritjof Capra, fisico teorico e ricercatore, profondo conoscitore delle filosofie orientali. Il libro descrive le profonde analogie tra la fisica moderna e il misticismo orientale, visto come un’esperienza di conoscenza raggiungibile attraverso l’introspezione e la meditazione.

Ma allora, fisica moderna e il misticismo orientale non sembrano delle creazioni di quell’unica Coscienza che, attraverso molteplici manifestazioni, va a spasso nel tempo… attingendo gli archetipi dall’inconscio collettivo?