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Cos’é l’antimateria
si tratta di materia dotata di massa composta da particelle aventi carica elettrica opposta ma stessa massa rispetto alla materia ordinaria: negli atomi di antimateria i nuclei contengono antiprotoni con carica negativa, e attorno al nucleo antielettroni con carica positiva chiamati positroni
Quando una particella di materia si incontra con una di antimateria esse si annichilano lasciando al loro posto energia
Come è stata scoperta?
E = mc²
Questa è una equazione della teoria della relatività di Einstein nella quale:
E rappresenta l’energia,
m la massa
c la velocità della luce nel vuoto
Essa indica che la massa equivale a energia e viceversa.
In qual fenomeni la massa si trasforma in energia?
Nelle reazioni nucleari, cioè in cui reagiscono i nuclei degli atomi:
la massa dei nuclei non si conserva, parte di essa si trasforma in energia.
Sono di due tipi:
Fusione: ad esempio nuclei di idrogeno fondono in nuclei di elio
è il fenomeno che avviene nel Sole
è una reazione che a livello tecnologico ancora non riusciamo a controllare, dunque esiste la bomba H, ma non ancora le centrali a fusione
Fissione: un nucleo grande, ad esempio l’uranio con numero atomico 235, viene “spezzato” dando luogo a nuclei più leggeri.
Anche qui parte della massa si trasforma in energia.
La reazione controllata è quella che avviene nelle attuali centrali nucleari
la reazione a catena è quella avvenuta nelle atomiche di Hiroskima e Nagasaki
Trasformazione di energia in massa: creazione di antimateria
Per semplificare al massimo quando la densità di energia in una certa porzione di spazio supera una certa soglia si ha formazione di massa. Si può immaginare un congegno tipo condensatore piano le cui facce si fronteggiano nel vuoto. Aumentando la differenza di potenziale sulle facce del condensatore, tra esse a un certo punto compariranno delle coppie particella antiparticella: un elettrone e un positrone.
Asimmetria materia-antimateria
Nella nostra presenza quando si crea una certa quantità di materia si crea forzatamente una ugual quantità di antimateria.
Si immagina nelle attuali teorie cosmologiche che all’inizio dei tempi (big bang), l’energia sia condensata in materia e antimateria. Secondo i meccanismi a noi noti questo avviene sempre in egual quantità. Perché allora nell’universo che osserviamo non troviamo mai antimateria? Dove è andata a finire? oppure c’è una asimmetria nella produzione che ancora non abbiamo scoperto? Ecco il mistero.
L’antimateria può costituire una fonte di energia?
Con le attuali conoscenze, NO.
Infatti per creare materia dobbiamo impiegare energia come detto sopra. Ad esempio, per ottenere una mole d materia tra idrogeno e antiidrogeno dovremmo utilizzare una energia superiore a:
E= 1,008·10⁻³kg · (3·10⁸)²m = 1·10¹⁴ J
Quando poi si annichilano di nuovo queste quantità di materia e antimateria si riottiene questa energia, ma non si è guadagnato nulla.
Allo stesso modo spesso si parla dell’idrogeno, e delle celle a idrogeno come una soluzione al problema energetico. Ma l’idrogeno non è una fonte primaria e in natura è presente in maniera scarsa come elemento in sé. Pertanto la scissione dell’idrogeno dall’acqua per mezzo dell’elettrolisi non può avvenire senza spendere energia: è impossibile produrre lavoro dal nulla. La molecola d’acqua infatti, è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno, uniti da legami che richiedono una dose di energia per essere spezzati. la combustione dell’idrogeno non fa che restituire parte dell’energia utilizzata per produrlo.
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