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LANTIMATERIA A cura di Valentina e Andrea. CHE COSE LANTIMATERIA? Per rispondere a questa domanda è necessario effettuare un lungo excursus partendo dalla.

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Presentazione sul tema: "LANTIMATERIA A cura di Valentina e Andrea. CHE COSE LANTIMATERIA? Per rispondere a questa domanda è necessario effettuare un lungo excursus partendo dalla."— Transcript della presentazione:

1 LANTIMATERIA A cura di Valentina e Andrea

2 CHE COSE LANTIMATERIA? Per rispondere a questa domanda è necessario effettuare un lungo excursus partendo dalla fisica degli anni trenta, arrivando fino ai giorni nostri. Per rispondere a questa domanda è necessario effettuare un lungo excursus partendo dalla fisica degli anni trenta, arrivando fino ai giorni nostri. Nel 1928 il fisico Paul Dirac formulò la teoria per il moto degli elettroni, cercando di conciliare i principi della Meccanica Quantistica con quelli della Relatività Ristretta. Nel 1928 il fisico Paul Dirac formulò la teoria per il moto degli elettroni, cercando di conciliare i principi della Meccanica Quantistica con quelli della Relatività Ristretta. Dopo aver analizzato i risultati dei suoi esperimenti ipotizzò che doveva esistere una particella contraria allelettrone : LANTIELETTRONE. Esso aveva stessa massa,ma carica opposta a quella che un normale elettrone possiede. Dopo aver analizzato i risultati dei suoi esperimenti ipotizzò che doveva esistere una particella contraria allelettrone : LANTIELETTRONE. Esso aveva stessa massa,ma carica opposta a quella che un normale elettrone possiede.

3 Continuazione.... Mentre la massa di particelle e antiparticelle è identica, altre proprietà sono caratterizzate da valori che hanno segno matematico opposto. Ad esempio lantiprotone ha la stessa massa del protone, ma carica elettrica opposta ( mentre la carica del protone è positiva, quella dellantiprotone è negativa ). Anche alle particelle elettricamente neutre, come il neutrone, corrispondono antiparticelle, che possiedono proprietà, con segno cambiato, differenti dalla carica elettrica. Curiosità : quando la materia e lantimateria sincontrano diventano energia ! ! !

4 ALTRE IMPORTANTI SCOPERTE!!! Nel 1932 il fisico americano Carl David Anderson osservò nei raggi cosmici una particella che si comportava come un elettrone, ma che aveva carica positiva: aveva scoperto la prima antiparticella, lantielettrone, chiamato anche positrone. Nel 1932 il fisico americano Carl David Anderson osservò nei raggi cosmici una particella che si comportava come un elettrone, ma che aveva carica positiva: aveva scoperto la prima antiparticella, lantielettrone, chiamato anche positrone.

5 Passa un po e… Negli anni 50 un acceleratore a Berkeley, in California, raggiunse energie sufficienti per produrre antiprotoni e antineutroni. Negli anni 50 un acceleratore a Berkeley, in California, raggiunse energie sufficienti per produrre antiprotoni e antineutroni. Negli anni seguenti gli acceleratori del CERN di Ginevra e di Brookhaven negli USA permisero di produrre ed osservare lantideutone. Negli anni seguenti gli acceleratori del CERN di Ginevra e di Brookhaven negli USA permisero di produrre ed osservare lantideutone. Poi accellerato ancora più potenti permisero di produrre ed osservare, a Serpukhov in Russia e al CERN di Ginevra, gli antinuclei antielio 3 e antitrizio. Poi accellerato ancora più potenti permisero di produrre ed osservare, a Serpukhov in Russia e al CERN di Ginevra, gli antinuclei antielio 3 e antitrizio.

6 E ancora… Recentemente antiatomi di anti-idrogeno sono stati prodotti al CERN, decelerando antiprotoni e anti elettroni tenendoli imbottigliati nel vuoto tramite campi magnetici. Recentemente antiatomi di anti-idrogeno sono stati prodotti al CERN, decelerando antiprotoni e anti elettroni tenendoli imbottigliati nel vuoto tramite campi magnetici. Lanti-idrogeno è più difficile da imbottigliare perché elettricamente neutro; la maggior parte degli anti- idrogeni raggiunge una parete cove annichila con un atomo del mezzo. Lanti-idrogeno è più difficile da imbottigliare perché elettricamente neutro; la maggior parte degli anti- idrogeni raggiunge una parete cove annichila con un atomo del mezzo.

7 Ma da dove deriva lantimateria??? Secondo la teoria del Big Bang lUniverso ha avuto origine circa 15 miliardi di anni fa da una grande esplosione che produsse materia ed antimateria in misura uguale. Secondo la teoria del Big Bang lUniverso ha avuto origine circa 15 miliardi di anni fa da una grande esplosione che produsse materia ed antimateria in misura uguale.

8 Lantimateria allinizio dellUniverso Si pensa che nellUniverso ci fossero particelle di materia ed antimateria in uguali proporzioni. In continuazione particelle e antiparticelle si annichilivano in radiazioni e venivano ricreate in successive collisioni delle radiazioni. Si pensa che nellUniverso ci fossero particelle di materia ed antimateria in uguali proporzioni. In continuazione particelle e antiparticelle si annichilivano in radiazioni e venivano ricreate in successive collisioni delle radiazioni. Circa 10 alla -34 secondi dopo il Big Bang, avvenne una transizione alla fine della quale si creò un piccolissimo eccesso di materia sullantimateria. Circa 10 alla -34 secondi dopo il Big Bang, avvenne una transizione alla fine della quale si creò un piccolissimo eccesso di materia sullantimateria. Dopo questa transizione lUniverso continuava ad espandersi e la sua temperatura scendeva rapidamente. Dopo circa 10 alla meno 5 secondi la temperatura era scesa così tanto da rendere impossibile la creazione di nuove coppie particella-antiparticella. Dopo questa transizione lUniverso continuava ad espandersi e la sua temperatura scendeva rapidamente. Dopo circa 10 alla meno 5 secondi la temperatura era scesa così tanto da rendere impossibile la creazione di nuove coppie particella-antiparticella.

9 Continuazione …. Restò solo quel numero di particelle in eccesso, che rese possibile lo sviluppo dellattuale Universo; tutto il resto era scomparso in radiazione. Restò solo quel numero di particelle in eccesso, che rese possibile lo sviluppo dellattuale Universo; tutto il resto era scomparso in radiazione. Molti fisici pensano delle particelle pensano che lasimmetria fra materia e antimateria derivi da diversità nelle proprietà fisiche. Molti fisici pensano delle particelle pensano che lasimmetria fra materia e antimateria derivi da diversità nelle proprietà fisiche. Il fisico teorico russo Andrei Sakharov postulò nel 1967 le condizioni per cui ciò potesse avvenire. Fra queste una richiedeva quella che tecnicamente è chiamata violazione di CP (Carica per Parità). Il fisico teorico russo Andrei Sakharov postulò nel 1967 le condizioni per cui ciò potesse avvenire. Fra queste una richiedeva quella che tecnicamente è chiamata violazione di CP (Carica per Parità).

10 Un importante contributo italiano:lUniversità di Bologna! Da quasi quarantanni i ricercatori del Dipartimento di Fisica e della sezione INFN di Bologna studiano lantimateria. Da quasi quarantanni i ricercatori del Dipartimento di Fisica e della sezione INFN di Bologna studiano lantimateria. 1965: dieci anni dopo la scoperta dellantiprotone un gruppo di ricercatori guidati dal prof. Antonino Zichichi, utilizzando lacceleratore PS ( Proto Sincrotone) del CERN, osservò per la prima volta un nucleo di antimateria più complesso: quello dellantideuterio ( antiprotone + antineutrone). 1965: dieci anni dopo la scoperta dellantiprotone un gruppo di ricercatori guidati dal prof. Antonino Zichichi, utilizzando lacceleratore PS ( Proto Sincrotone) del CERN, osservò per la prima volta un nucleo di antimateria più complesso: quello dellantideuterio ( antiprotone + antineutrone) : viene sperimentato lADONE, un anello di accumulazione : viene sperimentato lADONE, un anello di accumulazione. 1978: tredici anni più tardi un gruppo di ricercatori bolognesi guidati dal prof. Giorgio Giacomelli in collaborazione con un gruppo si studiosi francesi rivelò antinuclei più complessi, ovvero antitrizio e antielio : tredici anni più tardi un gruppo di ricercatori bolognesi guidati dal prof. Giorgio Giacomelli in collaborazione con un gruppo si studiosi francesi rivelò antinuclei più complessi, ovvero antitrizio e antielio : un gruppo di ricercatori effettuò con il rilevatore SFM una serie di misure per stabilire alcune caratteristiche fondamentali delle collisioni fra i protoni ed antiprotoni, confrontandole con quelle osservate nelle collisioni protone-protone : un gruppo di ricercatori effettuò con il rilevatore SFM una serie di misure per stabilire alcune caratteristiche fondamentali delle collisioni fra i protoni ed antiprotoni, confrontandole con quelle osservate nelle collisioni protone-protone.

11 Continua … : un gruppo di ricercatori bolognesi ha misurato la sezione durto delle collisioni protone-antiprotone, determinando che essa aumenta allaumentare dellenergia nel centro di massa. Un altro gruppo di ricercatori di Bologna fa attualmente parte della grande collaborazione internazionale CDF : un gruppo di ricercatori bolognesi ha misurato la sezione durto delle collisioni protone-antiprotone, determinando che essa aumenta allaumentare dellenergia nel centro di massa. Un altro gruppo di ricercatori di Bologna fa attualmente parte della grande collaborazione internazionale CDF : tre gruppi di fisici dellUniversità e dell INFN di Bologna hanno partecipato alla costruzione dei tre rivelatori DELPHI, L3 e OPAL : tre gruppi di fisici dellUniversità e dell INFN di Bologna hanno partecipato alla costruzione dei tre rivelatori DELPHI, L3 e OPAL :un gruppo di fisici dellUniversità di Bologna ha contribuito alla realizzazione dellesperimento OBELIX al LEAR del CERN. Il rilevatore era in grado di rilevare tutte le particelle elettricamente cariche e neutre, derivanti dalle annichilazioni di antinucleoni con energie minori di 400 MeV su nucleoni e nuclei fermi :un gruppo di fisici dellUniversità di Bologna ha contribuito alla realizzazione dellesperimento OBELIX al LEAR del CERN. Il rilevatore era in grado di rilevare tutte le particelle elettricamente cariche e neutre, derivanti dalle annichilazioni di antinucleoni con energie minori di 400 MeV su nucleoni e nuclei fermi. Nel 2004 lesperimento AMS sarà installato nella Stazione Spaziale Internazionale ISS per una missione della durata di tre anni. L obbiettivo principale dellesperimento consiste nel cercare nuclei di antielio e perfino di anticarbonio che potrebbero indicare lesistenza nellUniverso di una zona popolata da antistelle. Nel 2004 lesperimento AMS sarà installato nella Stazione Spaziale Internazionale ISS per una missione della durata di tre anni. L obbiettivo principale dellesperimento consiste nel cercare nuclei di antielio e perfino di anticarbonio che potrebbero indicare lesistenza nellUniverso di una zona popolata da antistelle.

12 E ora le domande più frequenti! Per che cosa può essere usata lantimateria? Per che cosa può essere usata lantimateria? Per molte cose, ma lutilizzo principale è nella diagnostica medica con la Positron Emission Tomography ( PET), dove i positroni vengono usati per identificare malattie, analizzare lo stato del cervello, misurare le funzioni metaboliche e le reazioni biochimiche e sostenere le branche delloncologia e della cardiologia. Per molte cose, ma lutilizzo principale è nella diagnostica medica con la Positron Emission Tomography ( PET), dove i positroni vengono usati per identificare malattie, analizzare lo stato del cervello, misurare le funzioni metaboliche e le reazioni biochimiche e sostenere le branche delloncologia e della cardiologia. Come si immagazzina lantimateria? Come si immagazzina lantimateria? Le antiparticelle che hanno carica elettrica positiva o negativa possono essere immagazzinate nelle trappole. Queste hanno unappropriata configurazione di campi elettrici e magnetici che le tengono confinate in un piccolo spazio. Ovviamente questo deve essere fatto nel vuoto per evitare collisioni con particelle di materia. Le antiparticelle che hanno carica elettrica positiva o negativa possono essere immagazzinate nelle trappole. Queste hanno unappropriata configurazione di campi elettrici e magnetici che le tengono confinate in un piccolo spazio. Ovviamente questo deve essere fatto nel vuoto per evitare collisioni con particelle di materia. Gli antiatomi sono elettricamente neutri, ma hanno proprietà tali che possono essere usate per confinarli in bottiglie magnetiche; la maggior parte di antiatomi però si annichila con la materia. Gli antiatomi sono elettricamente neutri, ma hanno proprietà tali che possono essere usate per confinarli in bottiglie magnetiche; la maggior parte di antiatomi però si annichila con la materia.

13 Altre domande ??? A cosa assomiglia lantimateria? A cosa assomiglia lantimateria? La materia e lantimateria sono identiche. Guardare un oggetto significa vedere i fotoni che provengono dalloggetto, e i fotoni provengono sia dalla materia che dallantimateria. Se ci fosse una galassia lontana fatta di antimateria, non si potrebbe distinguerla da una di materia guardando unicamente la luce emessa. La materia e lantimateria sono identiche. Guardare un oggetto significa vedere i fotoni che provengono dalloggetto, e i fotoni provengono sia dalla materia che dallantimateria. Se ci fosse una galassia lontana fatta di antimateria, non si potrebbe distinguerla da una di materia guardando unicamente la luce emessa. Come facciamo ad essere sicuri che non ci sia antimateria attorno a noi? Come facciamo ad essere sicuri che non ci sia antimateria attorno a noi? Se ci fosse antimateria attorno a noi questa si dovrebbe annichilire con la materia e noi dovremmo vedere produzione di luce. Ma non la vediamo …! Comunque non si possono dare risposte certe, ma bisogna indagare attraverso importanti esperimenti come AMS e PAMELA. Se ci fosse antimateria attorno a noi questa si dovrebbe annichilire con la materia e noi dovremmo vedere produzione di luce. Ma non la vediamo …! Comunque non si possono dare risposte certe, ma bisogna indagare attraverso importanti esperimenti come AMS e PAMELA. Come agisce il campo gravitazionale sullantimateria? Come agisce il campo gravitazionale sullantimateria? La forza gravitazionale dipende dallenergia delloggetto considerato, e poiché materia ed antimateria hanno entrambe energia positiva, la gravitazione agisce su di loro nello stesso modo. Questo significa che un oggetto fatto di materia e uno fatto di antimateria dovrebbero entrambi stare appoggiati sul pavimento, e non il primo stare appoggiato e il secondo volare verso il cielo. La forza gravitazionale dipende dallenergia delloggetto considerato, e poiché materia ed antimateria hanno entrambe energia positiva, la gravitazione agisce su di loro nello stesso modo. Questo significa che un oggetto fatto di materia e uno fatto di antimateria dovrebbero entrambi stare appoggiati sul pavimento, e non il primo stare appoggiato e il secondo volare verso il cielo.

14 Fine del nostro viaggio Abbiamo visto insieme quanto è meraviglioso il nostro Universo (materiale e antimateriale) e quante cose meravigliose sono ancora da scoprire!Limportante è sperimentare e aguzzare lingegno!!!!! Abbiamo visto insieme quanto è meraviglioso il nostro Universo (materiale e antimateriale) e quante cose meravigliose sono ancora da scoprire!Limportante è sperimentare e aguzzare lingegno!!!!! Speriamo caldamente di avervi fatto apprezzare questa bellissima parte della fisica e di avervi incuriosito con laffascinante tema dellantimateria !!!!! Speriamo caldamente di avervi fatto apprezzare questa bellissima parte della fisica e di avervi incuriosito con laffascinante tema dellantimateria !!!!! ciao ciao !!!!!!!!!!!! ciao ciao !!!!!!!!!!!! by Valentina e Andrea by Valentina e Andrea

15 P.s.: una piccola chicca per voi!!


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