La scoperta dell'antimateria

Dopo le grandi scoperte di elettrone, neutrone, neutrino e protone, oggi proverò a raccontare l'avventura dell'antimateria. Come dice il nome stesso, questa è costituita da particelle che in qualche modo sono anti-. Abbiamo infatti l'antielettrone, l'antineutrone, l'antineutrino, l'antiprotone e così via. A differenza delle particelle che costituiscono la materia, la scoperta delle antiparticelle è stata guidata dalla teoria e dalle previsioni teoriche di uno dei fisici più chiusi e riservati di tutti i tempi: Paul Dirac.

L'equazione dei quanti relativistica

Karl Pearson - via commons

Più o meno sin da subito l'idea di molti fisici teorici fu quella di mettere insieme la relatività di Albert Einstein con la meccanica quantistica. Lo stesso Einstein aveva questo obiettivo ambizioso, anche se il suo intento era quello di mostrare che il mondo alla base di quello descritto quantisticamente era nuovamente deterministico come quello di tutti i giorni.
Il punto di partenza di tale unione, però, era la relatività speciale: l'idea era quella di determinare un'equazione relativistica equivalente a quella di Schrodinger in grado di descrivere le particelle che si muovono a velocità prossime a quella della luce. Fu proprio questa idea che portò al concetto moderno di antimateria.
Un'idea non dissimile, infatti, era già stata espressa da William Hicks in una serie di articoli usciti tra il 1879 e il 1883: Hicks era stato l'ideatore della teoria dei vortici, che portata nel contesto della forza di gravità prevedeva l'esistenza di una materia negativa⁽⁷⁾. Un po' più raffinata, invece, l'idea di Karl Pearson, che suggerì l'esistenza degli squirt e dei sink, rispettivamente particelle di materia normale e materia negativa all'interno del flusso di etere. Il modello di Pearson, nonostante prevedesse l'uso di questo ipotetico etere, che successivamente si dimostrò inesistente, prevedeva una quarta dimensione affinché l'etere stesso potesse fluire dentro con i sink (affondo) e fuori con gli squirt (schizzi)⁽¹⁾.
Il termine antimateria venne utilizzato per la prima volta da Arthur Shuster nel 1898 su Nature⁽²⁾: egli ipotizzava l'esistenza tanto di antiatomi quanto di interi sistemi stellari di antimateria e discusse della possibilità dell'annichilazione di materia e antimateria. Quella di Shuster era, però, una semplice discussione speculativa, senza alcuna proposta matematica, senza dimenticare che la sua antimateria, così come quelle che l'avevano preceduta, possedeva anche una gravità negativa.