L’antimateria è al centro dei romanzi di fantascienza e di spettacoli come Star Trek, ma in realtà la sua esistenza nel nostro universo non è affatto finzione. Come suggerisce il nome, questa sostanza è l’opposto della materia ed è stata scoperta nella prima metà del XX secolo. Continua ad incuriosire sia i fisici che i fan della fantascienza.
La materia, la sostanza di cui sono composte tutte le cose fisiche, è fatta di atomi che sono composti a loro volta da particelle come protoni, elettroni e neutroni. Allo stesso modo, l’antimateria contiene antiparticelle chiamate rispettivamente antiprotoni, positroni e antineutroni. Particelle e antiparticelle hanno la stessa massa ma cariche opposte; per esempio, un elettrone è caricato negativamente e il suo opposto, il positrone, è un elettrone con carica positiva. L’antimateria è un termine generico che si riferisce al culmine di queste antiparticelle.
Quando materia e antimateria entrano in contatto l’una con l’altra, vengono entrambe annientate. Questo rilascia una grande quantità di energia. Molto in generale, la teoria del big bang della creazione dell’universo implica l’incontro su larga scala di materia e antimateria.
L’antimateria non è significativa sulla Terra a meno che non venga creata artificialmente in un laboratorio di fisica o in un ambiente simile. Gli scienziati sono stati in grado di creare quantità relativamente piccole sotto forma di antiidrogeno. Si verifica per breve tempo in natura a causa dei raggi cosmici che penetrano nell’atmosfera e della rottura dei materiali radioattivi. Nel giro di pochi nanosecondi, antiparticelle e particelle si incontrano e vengono distrutte, motivo per cui le antiparticelle non sono molto comuni sulla Terra. Nello spazio, invece, è molto più comune e osservabile attraverso l’uso di strumenti finemente accordati.
La capacità di creare artificialmente antimateria è molto importante nella scienza medica, in particolare nelle scansioni PET (Positron Emission Tomography). Una scansione PET utilizza i sottoprodotti dell’annichilazione dell’elettrone e del positrone – fotoni gamma – per testare e diagnosticare il cancro. L’antimateria viene utilizzata anche in altre forme di tecnologia delle radiazioni.
In teoria, l’antimateria potrebbe essere utilizzata come fonte di carburante rinnovabile e completamente efficiente. Il tempo, lo sforzo e il costo per crearlo, tuttavia, attualmente superano il vantaggio dell’energia che potrebbe potenzialmente produrre. In futuro, quando sarà meglio compreso, potrebbe infatti diventare una soluzione plausibile per la nostra attuale crisi energetica in quanto legata al degrado ambientale.