Curiosità !

[Danny]

Esiste un quanto del tempo, una unità minima di tempo? Ovvero: il tempo può essere diviso in unità sempre più piccole all'infinito?

L'unica possibile risposta è che non lo sappiamo. La moderna fisica delle particelle elementari è basata sul concetto di quantizzazione dell'energia ma non esiste alcuna evidenza sperimentale che spazio e tempo siano quantizzati, tuttavia alla scala temporale di 10-44 s il tempo perde il suo significato. Alcune teorie per conciliare la meccanica quantistica con la teoria generale delle relatività ipotizzano che a questa scala sia necessario quantizzare sia lo spazio che il tempo.

[Danny]

Ho sentito parlare di plasma come di una quarta forma della materia. Potete darmi un maggiore dettaglio?

La materia sia negli stato solido, che in quello liquido e in quello gassoso è composta di atomi nei quali gli elettroni orbitano attorno ai nuclei. Se riscaldiamo un gas è possibile che di tanto in tanto un elettrone sfugga dalla sua orbita abbandonando il nucleo. Si tratta del processo di ionizzazione. Se la temperatura cresce molto la struttura usuale della materia, elettroni orbitanti attorno ai nuclei, lascia il posto a un amalgama di elettroni e nuclei liberi. Questo stato della materia si chiama plasma. Raramente sulla terra la materia è in forma di plasma, ma nelle stelle a temperature elevatissime tutto è in forma di plasma. Il 99% della materia esistente nell'universo è in questo stato.
(Franco L. Fabbri - Fisico.)

[Danny]

Come sappiamo che nell'universo non c'è antimateria?





Non troviamo traccia di antimateria sulla terra, sappiamo dagli astronauti che la nostra luna è composta di materia, ma questo non basta ad affermare la assenza di antimateria nel sole o nelle stelle remote. In effetti un oggetto cosmico formato di antimateria, visto da lontano, non si distingue da uno formato di materia. La luce emessa da una stella di antimateria è uguale a quella emessa da una stella formata di materia. Le righe spettrali di un antiatomo sono infatti identiche a quelle dell'atomo corrispondente. Non si puo' quindi distinguerle otticamente. Allora? Dobbiamo ricordare che materia e antimateria quando vengono in contatto si annichilano emettendo di fotoni di alta energia. Il vuoto interstellare della nostra galassia non è perfetto, in esso vanno alla deriva nubi di materiali provenienti dalle stelle. Materia e antimateria, dovrebbero quindi venire a contatto, almeno nello spazio.


Ma non c'è traccia di queste emissioni ed è quindi possibile concludere che nella nostra galassia la antimateria è assente, almeno in proporzioni significative. Non sappiamo come mai la materia è cosi' prevalente sull'antimateria in tutto il cosmo. Questo è uno dei misteri insoluti dell'universo. In tutto il mondo, gruppi composti da centinaia di ricercatori, studiano nei laboratori di ricerca i processi fisici che potrebbero essere alla origine di questa dominanza.
(Franco L. Fabbri - Fisico.)

[Danny]

Ho sentito parlare di utilizzo della antimateria nelle diagnosi mediche. Potete darmi qualche dettaglio?

Si tratta della tecnica PET (Positron Emission Tomography) che consente studiare la funzionalità del cervello o di molti altri organi umani in condizioni cliniche normali e patologiche. Nell'industria aeronautica la PET è utilizzata per scoprire precocemente l'affaticamento di componenti i motori dei jet. In questa tecnica materia e antimateria (vedi percorso ) sono al lavoro; vediamo come. Due anni dopo la scoperta da parte di C. Anderson del positrone, la antiparticella dell'elettrone, i coniugi Juliot-Curie verificarono che, come era stato ipotizzato, alcuni nuclei emettevano spontaneamente positroni. Questo processo e' simile alla radiazione (vedi percorso ) ma mentre in quest'ultima l'elettrone emesso si diffonde nella materia circostante e interagisce con gli elettroni orbitali originando vari processi fisici e chimici, il positrone si trova in una materia ostile circondato da orde di elettroni e in un tempo brevissimo (un milionesimo di secondo) si annichila con un uno di essi dando origine ad un flash di luce.



Due fotoni di energia nota sono emessi un direzione opposta ogni volta che avviene una annichilazione. Sostanze emettitrici di positroni possono quindi essere usate come traccianti per diagnosi cliniche. Per studiare la funzionalità del cervello si utilizza il fatto che lo zucchero portato dal sangue si addensa nelle parti del cervello piu' attive. Si inglobano gli atomi emettitori di positroni nelle molecole di zucchero che viene iniettate nel sangue del paziente e si misurano, con una serie di rivelatori che circondano la sua testa i due fotoni opposti emessi nella annichilazione.
Si riesce così a individuare il punto del corpo dove il positrone e stato emesso, e si ottiene una mappa di densita degli zuccheri e cioè della funzionalita del cervello. Questa tecnica consente, non solo di studiare il comportamento cerebrale, ma anche di diagnosticare, senza danno per il paziente, malattie gravi come: epilessia, morbo di Parkinson, degenarazioni tumorali. Le sostanze radioattive che si usano devono avere una una vita molto breve al fine di non non provocare danni e quindi vanno prodotte in loco, pochissimi minuti prima dell'uso. Per prepararle si bombardando atomi non radioattivi con un fascio di protoni da una macchina acceleratrice di particelle. La tecnica PET costitusce un esempio, tra molti, di appplicazione sia delle scoperte (l'antimateria) che delle tecnologie (le macchine acceleratrici) proprie della ricerca fondamentale in campo sociale. La stessa tecnica viene utilizzata anche per molti altri tipi di analisi non invasive del corpo umano.