ANTIMATERIA

ANTIMATERIA (App. III, 1, p. 108)

Negli ultimi anni sono state effettuate numerose misurazioni, con precisione sempre maggiore, su antiparticelle, che hanno notevolmente contribuito alla conoscenza sulle proprietà di tali corpuscoli. Così, le masse dei pioni positivi e negativi e dell'elettrone positivo e negativo sono risultate le stesse in base a misure dirette aventi errori di poche parti su 10⁴; per il protone e l'antiprotone l'errore in misure dello stesso genere è di poche parti per mille, mentre per il K⁰ e É⁰ si arriva addirittura a poche parti su 10¹⁰. Le vite medie del muone positivo e negativo, del pione positivo e negativo, di K⁺ e K^-, risultano eguali entro l'errore sperimentale di poche parti per mille. I momenti magnetici dell'elettrone e del positone nonché del muone positivo e del negativo sono stati trovati eguali entro l'errore di circa 5 parti su 10⁶.

I più semplici antinuclei, cioè l'antideutone e l'antitritone, composti di un antiprotone e di uno o due antineutroni rispettivamente, sono stati ottenuti per bombardamento di nuclei leggeri con protoni di alta energia sia in laboratori del CERN sia altrove.

Tra i prodotti di annichilazione del protone con l'antiprotone si sono trovati, oltre che pioni e mesoni K, anche altre particelle, come le ω, che si decompongono a loro volta in pioni.

Speculazioni sulla parte che l'a. può avere in astrofisica non hanno portato a conclusioni definite. In particolare non vi è alcuna prova a favore o contro l'esistenza di oggetti celesti composti di antimateria.

L'annichilazione della materia e dell'a. è il mezzo più efficace, in teoria, per trasformare massa in energia secondo la relazione di Einstein, E = mc², e ci sono stati studi, invero piuttosto fantastici, sul come utilizzare questa annichilazione per la propulsione di razzi. Naturalmente al presente non vi è modo di produrre sulla Terra una quantità di a. d'interesse pratico, né di preservarla per l'utilizzazione.

Esistono calcoli teorici abbastanza dettagliati, interessanti specialmente per l'astrofisica, sul processo di annichilazione di un intero atomo contro un antiatomo. In urti del genere si forma una molecola o uno ione di nucleonio, in cui un nucleo e un antinucleo si muovono come in un atomo idrogenoide secondo il modello di Bohr, però cambiato in dimensioni lineari secondo il rapporto delle masse ridotte. In particolare il sistema protone-antiprotone (protonio) ha raggio minimo 2am_e/m_p = 0,59 10^-13 m, dove a è il raggio di Bohr dell'idrogeno, m_e, m_p le masse ridotte dell'elettrone e del protone rispettivamente. A questa distanza la sovrapposizione delle funzioni d'onda del protone e dell'antiprotone produce rapidissimamente l'annichilazione. In urti a bassa energia (fino a pochi eV) la formazione di protonio precede l'annichilazione.

Sono anche stati osservati atomi formati da un nucleo ordinario e da un antiprotone, che emettono uno spettro di raggi X simile allo spettro dell'idrogeno, scalato in energia nel rapporto Z² m_p/m_e = 1836 Z², dove Z è il numero atomico del nucleo. Essi vengono spesso chiamati atomi antiprotonici e il loro studio dà informazioni sulla massa e sul momento magnetico dell'antiprotone nonché sulla sua interazione con i nuclei.

Bibl.: D. L. Morgan, V. W. Hughes, Atom antiatom interactions, in Phys. Rev., A 7, 1973; H. Alfven, Worlds - antiworlds, antimatter in cosmology, S. Francisco 1973; C. E. Wiegand, R. Selli, Kaonic and other exotic atoms, in Annual reviews of nuclear science, 1975.