«Un grammo vale come una centrale nucleare»

Non ha un posto nella Bibbia e neanche nella mitologia greca, molti scienziati quasi la ignorano. Eppure esiste: è l’antimateria. Un «oggetto» oscuro che potrebbe essere molto diffuso nell’Universo benché finora ne risultino ben poche tracce. E anche molto prezioso, in quanto capace di generare energia allo stato puro. Per questo nel maggio scorso lo Shuttle ha portato sulla Stazione spaziale internazionale le apparecchiature che dovrebbero catturarla. Piuttosto frequente nei romanzi di fantascienza, se a qualcuno di noi capitasse di vederne un pezzo non la riconoscerebbe: l’antimateria, infatti, per le sue caratteristiche esterne non appare diversa dalla comune materia. La sua capacità di distruggere tutto ciò che tocca è perfettamente camuffata. Ma cos’è in effetti questa antimateria? Definirla l’opposto della materia è certamente esatto, però non basta. Soprattutto non spiega perché un contatto, anche brevissimo, con un suo qualsiasi frammento del nostro mondo è capace di annichilirlo, cancellandone perfino il ricordo.
Quali proprietà le conferiscono tale potere? Sappiamo che nei suoi atomi l’elettrone (il positrone) ha carica positiva e il protone ha carica negativa. Sappiamo pure che se riuscissimo a trovarne grandi quantità e se potessimo utilizzarla, tutti i nostri problemi energetici sarebbero risolti. Se Hiroshima e l’atollo di Bikini hanno infatti dimostrato cosa possono fare un millesimo o un centesimo dell’energia contenuta in una piccola quantità di materia, sappiamo che la quantità di energia liberata dall’annichilazione di un chilogrammo di antimateria a contatto col suo «doppio» è enne volte più grande. Gli scienziati sono riusciti a crearne piccoli quantitativi in laboratorio (trentotto atomi di antiidrogeno al Cern di Ginevra nel 2009, un nucleo di antielio nel Dipartimento Energia di Brookhaven, Usa, lo scorso mese di aprile); ma finché dovremo fabbricarcela, non faremo altro che praticare un procedimento che fornisce molto meno di quanto consuma. Non resta dunque che cercarla in natura, nello spazio, con l’apparecchiatura Ams da poche settimane agganciata alla Is, la Stazione spaziale internazionale.
Una metà delle stelle potrebbe essere di materia e l’altra metà del tipo opposto, antimateria, scrisse il Nobel per la fisica Jean Paul Dirac, il genio di Cambridge che già nel 1929 intuì l’esistenza dell’antimondo e riuscì a rappresentarlo con le sue equazioni. L’Universo che oggi vediamo è il freddo residuo di quanto ha avuto origine nell’infuocato Big Bang e, come sappiamo, quando le cose si raffreddano cambiano aspetto e natura. Analogamente, regioni separate di materia e antimateria possono essersi formate mentre l’Universo si raffreddava. L’ulteriore raffreddamento avrebbe permesso agli elementi chimici di formarsi.
Nella realtà però, per quanto finora sappiamo, l’antimateria non risulta diffusa, neppure in piccole quantità. Ciononostante sappiamo che alcuni processi naturali, sia pure per brevi istanti, continuano a dare origine ai suoi più semplici componenti, i positroni, le particelle che nell’antimondo rappresentano, con carica positiva, la esatta controparte degli elettroni. L’antimateria dunque, almeno sotto forma di positroni, in natura esiste. Basta pensare che perfino in medicina diagnostica è già utilizzata, negli scanner Pet (Positron emission tomography), e che da anni e anni i raggi gamma provenienti dal centro della nostra Galassia ci segnalano che in questa area esistono nubi di positroni. E secondo l’opinione più diffusa tra gli scienziati la palla di fuoco del Big Bang, quattordici miliardi di anni fa, avrebbe prodotto materia e antimateria in quantità uguali.
Ma ora, perché l’Universo non sembra quasi più contenere questa antimateria? Come mai la materia è prevalsa? È uno dei più grandi misteri della scienza contemporanea. Un enigma che proprio in questi giorni sembra aver trovato una possibile soluzione con l’ipotesi che i responsabili del fenomeno siano stati i neutrini, le più invasive ma anche le più elusive delle particelle elementari - massa prossima a zero e niente carica - probabilmente capaci di fornire la chiave per risolvere il problema dell’antimateria mancante.
Al Cern di Ginevra, nel tunnel di 27 chilometri Lhc (Large hadron collider ) scavato cento metri sotto il confine tra Francia e Svizzera, sugli stessi «binari» ma in senso opposto corrono alla velocità della luce elettroni e positroni nel tentativo di riprodurre per qualche istante e in una minuscola porzione di spazio ciò che l’Universo è stato una frazione di secondo dopo il Big Bang. Da quel mini Big Bang simulato gli scienziati volevano sapere quali forme di particelle e antiparticelle sono comparse quando l’energia si è convertita in oggetti materiali nell’Universo appena nato. Ma i laboratori non sono la natura.
E allora si fece strada l’idea di inviare nello spazio gli strumenti per verificare, catturare l’antimateria. «Se siamo riusciti a costruirla artificialmente - si disse -, da qualche parte del mondo deve pur esserci». Si progettò così un superattrezzato laboratorio del diametro di 3 metri e del peso di 7 tonnellate (Ams, Alpha magnetic spectrometer) dotato di telescopio e di tutta la strumentazione necessaria per compiere quelle rilevazioni e captazioni impossibili sulla Terra. Si spera che l’Ams faccia un buon lavoro.