I FRUTTI DELL’ENERGIA

CIRCA 14 MILIARDI DI ANNI FA…

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AAAAACHOOOO!

IL GRANDE STARNUTO O IL BIG BANG COME SPESSO E’ CHIAMATO “LA CREAZIONE DI TUTTA L’ENERGIA, TUTTA LA MATERIA E TUTTO L’UNIVERSO CONOSCIUTO, INSIEME CON LO SPAZIO E IL TEMPO… ENERGIA, TANTA ENERGIA, E’ CIO’ CHE SI TRASFORMO’ IN MATERIA E ANTIMATERIA.” (Da “ANTIMATTER” di Frank Close, ©2009 Oxford University Press)

ANTIMATERIA + MATERIA = ENERGIA AIGRENE = AIRETAM+AIRETAMITNA ABBIAMO VISTO CHE: ANTIMATERIA + MATERIA = ENERGIA MA POSSIAMO VEDERLO IN UN ALTRO MODO? AIGRENE = AIRETAM+AIRETAMITNA o piuttosto… ENERGIA = ANTIMATERIA + MATERIA

COME ABBIAMO VISTO NEL MATERIALE DI BACKGROUND “CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA-RIVISITATA”, MATERIA E ENERGIA SONO INTERCAMBIABILI. ESSE SONO SEMPLICEMENTE LE DUE MANIFESTAZIONI DELLA MASSA-ENERGIA.

DI NUOVO, PRENDIAMO IL CASO DI UN ELETTRONE E DI UN POSITRONE: RICORDA CHE: + positrone ANTIMATERIA due fotoni ENERGIA = elettrone MATERIA

ORA PRENDIAMO QUESTO EVENTO IN ORDINE INVERSO… elettrone MATERIA + = positrone ANTIMATERIA ENERGIA fotone

…E LO SCRIVIAMO (PIU’ NORMALMENTE) DA SINISTRA A DESTRA: = + ENERGIA MATERIA ANTIMATERIA + fotone elettrone positrone SI DOVREBBE NOTARE CHE, IN “CONDIZIONI NORMALI” QUESTA TRASFORMAZIONE NON AVVIENE SPONANEAMENTE, MA RICHIEDE LA PRESENZA DI UN NUCLEO PER FARE INTERAGIRE IL FOTONE. CIO’ PER LA NECESSITA’ DI CONSERVAZIONE DELLA QUANTITA’ DI MOTO. QUESTA E’ ANCHE LA RAGIONE PER CUI UN SOLO FOTONE E NON DUE POSSONO TRASFORMARSI NELLE MASSE DI ELETTRONE E POSITRONE.

RICORDA ANCHE CHE NELL’ANNICHILIMENTO DELL’ELETTRONE E DEL POSITRONE, LE MASSE SI CONVERTONO IN UN TOTALE DI 1.64 × 10-13 JOULE DI ENERGIA: + elettrone positrone 9.11 × 10-31 kg 0.82 × 10-13 J 0.82 × 10-13 J + = 1.64 × 10-13 J

= + CIO’ IMPLICA CHE SERVONO ALMENO 1.64 × 10-13 JOULE DI ENERGIA PER PRODURRE LE MASSE DI UN ELETTRONE E DI UN POSITRONE: = MATERIA 9.11 × 10-31 kg ANTIMATERIA + 9.11 × 10-31 kg ENERGIA 1.64 × 10-13 J

− E = mc2 E m = c2 gli studenti dovrebbero capire che, Per calcolare la quantita’ di massa Che puo’ essere prodotta dall’energia, Abbiamo usato ancora E = mc2 Ma questa volta come: E m = − c2

m = = 3.34×10-27 kg PER ESEMPIO, CON 3.01×10-10 JOULE DI ENERGIA, NOI POTREMMO AVERE UNA MASSA TOTALE DI: m = = 3.34×10-27 kg NOTA CHE 3.01×10-10 J E’ LA MINIMA ENERGIA RICHIESTA PER PRODURRE UN PROTONE E UN ANTIPROTONE, DATO CHE CIASCUNO DI ESSI HA UNA MASSA CHE E’ LA META’ DEL TOTALE PRODOTTO.

lA Semplice risposta e’… A QUESTO PUNTO, POTRESTI CHIEDERTI SE: 1.64×10−13 joule DI energIA POTREBBERO FORMARE 2 eleTtronI oPPURE 2 positronI? O, SE 3.01×10−10 joule DI ENERGIA POTREBBERO FORMARE 2 protonI oPPURE 2 antiprotonI? lA Semplice risposta e’…

NO. NoN solo si conserva la massA-energIA Ma si deve conservare anche la Carica. Un fotone, che ha carica ZERO, Non puo’ produrre Due particelle con carica negativa Ne’ Due particelle con carica postiva.

…va bene, dato che la carica TOTAle di ELEttRONE piu’ POSITRONE ma… fotone elettrone positrone + CARICA = 0 CARICA = +1 CARICA = -1 …va bene, dato che la carica TOTAle di ELEttRONE piu’ POSITRONE E’ anche ZERO (-1 + 1 = 0)

50% 50% Ogni qual volta che L’energia si converte in MASSa, otteniamo sempre 50% Materia 50% Anti- materia Questo e’ un fatto ineludibile, e rivela una sottostante SiMMETRia tra MATERia e ANTIMATERia. Non puoi avere l’una senza l’altra.

Puoi vederla in questo modo... Se si usa energia per ottenere una moneta da una lastra di metallo…

Puoi vederla in questo modo... Se si usa energia per ottenere una moneta da una lastra di metallo…

Otteniamo sempre una moneta e un buco. Puoi vederla in questo modo... Se si usa energia per ottenere una moneta da una lastra di metallo… Otteniamo sempre una moneta e un buco. Pensa alla moneta come ad una particella di materia, E al buco come ad particella di antimateria.

Ora che avete finito le lezioni “Operazione: annichilamento” e “I frutti dell’energia”, Avete qui qualcosa su cui riflettere… se Antimateria + materia porta al totale annichilimento, E se la conversione di energia in massa Produce sempre ½ materia + ½ antimateria…

Quando si pensa al nostro universo E alla sua creazione nel …Quali domande Sorgono spontanee Quando si pensa al nostro universo E alla sua creazione nel big bang (dove, come detto prima), ”...ENERGIA, TANTA ENERGIA, E’ CIO’ CHE SI TRASFORMO’ IN MATERIA E ANTIMATERIA.” PENSA A QUESTO PRIMA DI AFFRONTARE “LA MADRE DI TUTTI GLI ENIGMI” LA LEZIONE # 7,