Antimateria este la fel ca materia obișnuită, cu excepția faptului că are o sarcină electrică opusă. De exemplu, un electron, care are o sarcină negativă, are un partener de antimaterie denumit pozitron. Un pozitron este o particulă cu aceeași masă ca a electronului, dar cu o sarcină electrică pozitivă.
Particulele care nu prezintă sarcină electrică, așa cum sunt neutronii, sunt adesea proprii lor parteneri de antimaterie. Însă cercetătorii încearcă să afle dacă misterioasele particule denumit neutrino, care sunt tot neutre, sunt propria lor antiparticulă.
Chiar dacă ar putea părea de domeniul științifico-fantasticului, antimateria este reală. Ea a fost creată după Big Bang, odată cu materia obișnuită. Însă antimateria este rară în universul de astăzi, iar oamenii de știință nu știu care este explicația.
Unde se întâlnește antimateria și cum se formează ea?
Oamenii au creat particule de antimaterie cu ajutorul acceleratoarelor de particule, cum este Large Hadron Collider, localizat lângă Geneva și operat de CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară). O serie de experimente desfășurate la CERN a creat antihidrogen și antiheliu.
Există și antiparticule produse sporadic pe cale naturală. Însă atunci când materia și antimateria se întâlnesc, ele se anihilează reciproc și produc energie, ceea ce înseamnă că, în universul nostru dominat de materie, antimateria nu rămâne mult timp.
Antimateria se află, de asemenea, în centrul unui mister legat de existența universului. În primele momente după Big Bang, exista doar energie. Pe măsură ce universul s-a răcit și s-a extins, au fost produse atât particule de materie, cât și particule de antimaterie. Oamenii de știință au măsurat cu exactitate proprietățile particulelor și antiparticulelor și au observat că ambele se comportă identic. Așadar, dacă materia și antimateria au fost create în cantități egale și se comportă identic, toată materia și antimateria creată la începutul timpului ar fi trebuit să se anihileze reciproc, fără să lase nimic în urmă.
Motivul pentru care materia a ajuns să domine universul, în detrimentul antimateriei, este un mare mister.
O ipoteză sugerează că, la începutul universului, a fost creată mai multă materie decât antimaterie, deci chiar și după anihilarea reciprocă, a rămas suficientă materie pentru a forma stelele și galaxiile.
Dacă neutrino – o particulă minusculă, care abia interacționează cu materia din jur – este propria sa antiparticulă, atunci acest lucru ar putea fi cheia rezolvării enigmei. Potrivit acestei teorii, la începuturile timpului, o mică fracțiune a neutrinilor s-ar fi transformat din antimaterie în materie, creând un ușor dezechilibru în materia de la începutul universului.
Predicție și Premiul Nobel
Existența antimateriei a fost prezisă de fizicianul britanic Paul Dirac, în anul 1928, în timp ce încerca să combine mecanica cuantică și teoria relativității generale a lui Einstein. Dirac căuta o soluție pentru o ecuație care descria deplasarea unui electron care călătorește aproape cu viteza luminii. La fel cu ecuația x2 = 4 poate avea două soluții (x = 2 sau x = -2), la fel și ecuația lui Dirac putea avea două soluții, una pentru un electron încărcat negativ și cealaltă pentru un electron încărcat pozitiv.
Pozitronii au fost descoperiți mai târziu, de către fizicianul Carl Anderson, de la Institutul American pentru Tehnologie din California, care studia razele cosmice de energie înaltă care vin din spațiul cosmic și lovesc atmosfera Pământului, producând alte particule. Anderson a detectat urme a ceva cu masa unui electron, dar cu sarcină pozitivă.
Pentru descoperirea lor, Dirac și Anderson au primit Premiul Nobel pentru fizică în anul 1933, respectiv în anul 1936.
Nave spațiale cu antimaterie?
Deoarece punerea materiei în contact cu antimateria generează energie, inginerii au sugerat că navele spațial cu antimaterie ar putea reprezenta o modalitate eficientă de explorare a universului. NASA a studiat posibilitatea de a utiliza vehicule cu antimaterie pentru zborul spre Marte, dar ideea prezintă unele dezavantaje majore. Primul dintre acestea este costul extrem de ridicat.
Costul producerii a 10 miligrame de pozitroni necesare pentru o misiune umană spre Marte este de circa 250 de milioane de dolari, spune Gerard Smith, Positronics Research LLC, din Santa Fe, New Mexico, S.U.A.
Mai recent, NASA a analizat posibilitatea utilizării energiei generate de coliziunea materie-antimaterie pentru a trimite o sondă spațială spre Alfa Centauri, cel mai apropiat sistem stelar. Energia generată ar permite vehiculului să accelereze la 10% din viteza luminii și apoi să încetinească suficient pentru a explora Alfa Centauri timp de mai multe decenii.
Sursa: Live Science