What happened to antimatter? - Rolf Landua

Cosa è successo all'antimateria? - Rolf Landua

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

Traduttore: Monica Gambelli Revisore: Anna Cristiana Minoli

Is it possible to create something out of nothing?

È possibile creare qualcosa dal nulla?

Or, more precisely, can energy be made into matter?

O meglio, l'energia può essere trasformata in materia?

Yes, but only when it comes together

Sì, ma solo in presenza

with its twin, antimatter.

della sua gemella: l'antimateria.

And there's something pretty mysterious about antimatter:

E c'è qualcosa di alquanto misterioso nell'antimateria:

there's way less of it out there than there should be.

ce n'è molta meno di quanta ce ne dovrebbe essere

Let's start with the most famous physics formula ever:

Partiamo dalla formula fisica più famosa di tutte:

E equals m c squared.

E = mc²

It basically says that mass is concentrated energy,

In pratica dice che la massa è energia concentrata,

and mass and energy are exchangeable,

e che massa ed energia sono intercambiabili,

like two currencies with a huge exchange rate.

come due valute con un altissimo tasso di cambio.

90 trillion Joules of energy

90 trilioni di joule di energia

are equivalent to 1 gram of mass.

corrispondono a 1 grammo di massa.

But how do I actually transform energy into matter?

Ma come si fa a trasformare effettivamente l'energia in materia?

The magic word is <i>energy density</i>.

La parola magica è densità dell'energia

If you concentrate a huge amount

Se concentriamo un grande quantitativo

of energy in a tiny space,

di energia in uno spazio ristretto,

new particles will come into existence.

si creano nuove particelle.

If we look closer,

Se osserviamo meglio,

we see that these particles always come in pairs,

vediamo che queste particelle compaiono sempre in coppia,

like twins.

come i gemelli.

That's because particles always have a counterpart,

Questo perché le particelle hanno sempre una controparte,

an antiparticle,

un'antiparticella,

and these are always produced

che viene prodotta sempre

in exactly equal amounts: 50/50.

in quantità esattamente uguali: 50/50.

This might sound like science fiction,

Può sembrare fantascienza,

but it's the daily life of particle accelerators.

invece è la realtà quotidiana degli acceleratori di particelle.

In the collisions between two protons

Nella collisione fra due protoni

at CERN's Large Hadron Collider,

al Large Hadron Collider del CERN,

billions of particles and antiparticles

miliardi di particelle e antiparticelle

are produced every second.

vengono prodotte ogni secondo.

Consider, for example, the electron.

Prendiamo ad esempio un elettrone.

It has a very small mass and negative electric charge.

Ha una massa molto ridotta e una carica elettrica negativa.

It's antiparticle, the positron,

La sua antiparticella, il positrone,

has exactly the same mass,

ha esattamente la stessa massa,

but a positive electric charge.

ma una carica elettrica positiva.

But, apart from the opposite charges,

Ma, tranne che per la carica opposta,

both particles are identical and perfectly stable.

le due particelle sono identiche e perfettamente stabili.

And the same is true for their heavy cousins,

E lo stesso vale per i loro cugini pesanti,

the proton and the antiproton.

il protone e l'antiprotone.

Therefore, scientists are convinced

Quindi, gli scienziati credono

that a world made of antimatter

che un mondo fatto di antimateria

would look, feel, and smell just like our world.

avrebbe lo stesso aspetto, consistenza e odore del nostro mondo.

In this antiworld,

In questo antimondo,

we may find antiwater,

avremmo l'anti-acqua,

antigold,

l'anti-oro,

and, for example,

e, per esempio,

an antimarble.

un anti-marmo.

Now imagine that a marble and an antimarble

Immaginate ora di prendere un marmo e un anti-marmo

are brought together.

e di metterli insieme.

These two apparently solid objects

Questi due oggetti apparentemente solidi

would completely disappear

scomparirebbero completamente

into a big flash of energy,

in un grande lampo di energia,

equivalent to an atomic bomb.

equivalente a una bomba atomica.

Because combining matter and antimatter

Poiché la combinazione di materia e antimateria

would create so much energy,

creerebbe una tale energia,

science fiction is full of ideas

la fantascienza è piena di idee

about harnessing the energy stored in antimatter,

su come sfruttare l'energia contenuta nell'antimateria,

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

per esempio, come carburante per le navi spaziali come Star Trek.

After all, the energy content of antimatter

Dopo tutto, l'energia contenuta nell'antimateria

is a billion times higher than conventional fuel.

è un miliardo di volte maggiore del carburante tradizionale.

The energy of one gram of antimatter would be enough

L'energia di un grammo di antimateria basterebbe

for driving a car 1,000 times around the Earth,

per fare 1000 volte il giro del mondo in macchina,

or to bring the space shuttle into orbit.

o per mandare in orbita lo space shuttle.

So why don't we use antimatter for energy production?

Quindi, perché non usiamo l'antimateria per produrre energia?

Well, antimatter isn't just sitting around,

Beh, l'antimateria non è a portata di mano

ready for us to harvest.

pronta per essere presa.

We have to make antimatter

L'antimateria deve essere creata

before we can combust antimatter,

prima di poter essere bruciata,

and it takes a billion times more energy

e serve un miliardo di volte più energia

to make antimatter

per creare l'antimateria

than you get back.

di quella che otterremmo.

But, what if there was some antimatter in outer space

E se esistesse dell'antimateria nello spazio

and we could dig it out one day

e un giorno riuscissimo ad estrarla

from an antiplanet somewhere.

da un anti-pianeta da qualche parte?

A few decades ago, many scientists believed

Qualche decennio fa, molti scienziati credevano

that this could actually be possible.

che fosse davvero possibile.

Today, observations have shown

Oggi le osservazioni hanno dimostrato

that there is no significant amount of antimatter

che non c'è un quantitativo significativo di antimateria

anywhere in the visible universe,

da nessuna parte nell'universo visibile,

which is weird because, like we said before,

il che è strano, perché, come abbiamo detto prima,

there should be just as much antimatter

l'antimateria dovrebbe essere esattamente tanta

as there is matter in the universe.

quanto la materia nell'universo.

Since antiparticles and particles

Poiché le antiparticelle e le particelle

should exist in equal numbers,

dovrebbero esistere in quantità uguali,

this missing antimatter?

questa antimateria mancante?

Now that is a real mystery.

È un bel mistero.

To understand what might be happening,

Per capire cosa potrebbe succedere,

we must go back to the Big Bang.

dobbiamo risalire al Big Bang.

In the instant the universe was created,

Nell'istante in cui si è creato l'universo,

a huge amount of energy was transformed into mass,

un enorme quantitativo di energia si è trasformato in massa

and our initial universe contained

e all'inizio il nostro universo conteneva

equal amounts of matter and antimatter.

uguali quantità di materia e antimateria.

But just a second later,

Ma un secondo dopo,

most matter and all of the antimatter

la maggior parte della materia e tutta l'antimateria

had destroyed one another,

si erano reciprocamente distrutte,

producing an enormous amount of radiation

producendo un'enorme quantità di radiazioni

that can still be observed today.

osservabili ancora oggi.

Just about 100 millionths

Solo 100 milionesimi

of the original amount of matter stuck around

della quantità iniziale di materia rimasero

and no antimatter whatsoever.

e nessuna antimateria.

"Now, wait!" you might say,

"Un momento!" direte,

"Why did all the antimatter disappear

"Perché tutta l'antimateria è scomparsa

and only matter was left?"

ed è rimasta solo la materia?"

It seems that we were somehow lucky

Evidentemente abbiamo avuto la fortuna

that a tiny asymmetry exists

che ci fosse una minuscola asimmetria

between matter and antimatter.

fra materia e antimateria.

Otherwise, there would be no particles at all

Altrimenti non ci sarebbe stata neanche una particella

anywhere in the universe

in tutto l'universo

and also no human beings.

e nemmeno gli esseri umani.

But what causes this asymmetry?

Ma a cosa è dovuta questa asimmetria?

Experiments at CERN are trying to find out the reason

Gli esperimenti al CERN stanno cercando di scoprire perché

why something exists

qualcosa esiste

and why we don't live in a universe

e perché non viviamo in un universo

filled with radiation only?

pieno solo di radiazioni.

But, so far, we just don't know the answer.

Ma ancora non abbiamo una risposta.