Antimateria: fantasia e realtà.

Tutti hanno sentito parlare almeno una volta di antimateria. Infatti il dualismo tra materia e antimateria ha sempre affascinato tutti, non solo scienziati ma anche gente comune. Non a caso se ne parla in moltissimi film di fantascienza, per esempio Star Trek, dove il motore della nave spaziale “Enterprise” funziona grazie all’energia sprigionata dall’annichilazione di particelle di materia con particelle di antimateria, precisamente deuterio e antideuterio. Ma, cosa più importante, la conoscenza dell’antimateria ha permesso lo sviluppo di tecnologie, come la PET (tomografia a emissione di positroni) in campo medico, che rappresenta un incredibile strumento di indagine diagnostica, e non ci sono dubbi che nel futuro permetterà lo sviluppo di altre importanti ed utili tecnologie.

Ma che cos’è l’antimateria? Per la prima volta fu ipotizzata da Paul Dirac alla fine degli anni ’20. Egli, studiando con successo il comportamento di particelle subatomiche ad energie relativistiche, notò che la sua teoria prevedeva, per ogni particella carica, l’esistenza di una particella di massa uguale ma di carica opposta: la sua antiparticella. Dirac aveva ragione e nel 1932 fu rivelata sperimentalmente l’esistenza dell’antiparticella dell’elettrone, chiamata positrone. Questo fu solo il primo passo per l’identificazione di molte antiparticelle, come per esempio quelle di antideuterio e di antielio. Inoltre, si scoprì che, quando una particella entra in contatto con la sua antiparticella, le due si annichiliscono, convertendo tutta la loro massa in energia sotto forma di raggi gamma.

Queste numerose scoperte portarono gli scienziati a porsi una domanda: se per ogni particella esiste un’antiparticella – e dunque all’inizio dell’universo particelle e antiparticelle erano in eguale quantità – dov’è tutta l’antimateria? All’inizio pensarono al sistema solare, e conclusero che non era possibile trovarla all’interno di esso perché interagendo con la materia dovrebbe produrre raggi gamma in più, che in realtà non ci sono. Allora si guardò oltre: è possibile che la metà di stelle e galassie che osserviamo da millenni siano costituite da antimateria? E’ possibile che esistano  antistelle, o addirittura antigalassie? La risposta è si, infatti l’antimateria a parte per la carica opposta è identica alla materia, e pertanto interagisce in modo uguale con il resto dell’universo, sia per quanto riguarda la gravitazione, sia per quanto riguarda i fenomeni luminosi. Allora furono avviati esperimenti, in corso anche oggi, come l’AMS (a cui l’Italia partecipa), per scovare particelle di antimateria tra le numerose particelle che “gironzolano” per l’universo, dal momento che per constatare l’esistenza di un’antistella basterebbe trovare un nucleo pesante di una qualche antiparticella; purtroppo, per ora, nulla ancora è stato trovato. La vana ricerca ha portato gli scienziati a pensare che tutto quello che vediamo nell’universo è composto di materia, e che quindi ad un certo punto della storia dell’universo ci fu una grande “annichilazione” alla quale è sopravvissuta solo la materia. Questa annichilazione deve aver prodotto un incredibile quantità di radiazione, che in effetti osserviamo nella radiazione cosmica.

Sono state ideate teorie per spiegare la prevalenza della materia sull’antimateria, come ad esempio quella della violazione della simmetria CPT, ovvero una teoria che prevede che in alcune condizioni materia e antimateria non si comportino allo stesso modo, e questo avrebbe comportato la prevalenza di una sull’altra (da notare il fatto che i nomi materia e antimateria sono puramente convenzionali, e che chiamiamo materia, ovviamente, quella di cui noi siamo composti).

Comunque sia, la questione dell’antimateria rimane qualcosa di misterioso, perché è fuori dalla nostra esperienza quotidiana. Ed è per questo che è un quasi secolo ormai che affascina tutti, dagli scienziati ai creatori di film di fantascienza. E affascina pure me, a tal punto che ogni tanto mi sorprendo a chiedermi, stupidamente, cosa accadrebbe se fossi fatto di antimateria (stupidamente perché se così fosse neanche me ne accorgerei), o a fantasticare pensando a come possa essere costruito un motore che funziona ad antimateria come quello dell’Enterprise.