Sono passati diversi anni prima che il fisico americano Carl Anderson osservasse un elettrone “positivo”, o positrone, che conferma la previsione di Dirac.

Quasi 80 anni dopo, i positroni e altre antiparticelle sono ancora studiati per cercare di rispondere a domande fondamentali sull’universo e la materia che contiene. L’antimateria, come dice il nome, può essere descritta come l’opposto della materia ordinaria. Ogni particella nell’universo ha caratteristiche come la massa e la carica. Con l’antimateria, la massa rimane costante, ma il segno della carica è invertito. Tutte le particelle hanno una controparte di antimateria, anche il neutrone senza carica (i suoi quark costitutivi hanno una carica; l’antineutrone è composto da antiquark).

A differenza della materia, l’antimateria non è comune. A meno che tu non sia nell’atmosfera superiore, o all’interno di un acceleratore di particelle, non ti imbatterai in essa. “L’antimateria non è sempre stata così rara”, dice Stéphane Coutu, fisico delle particelle della Penn State. C’è stato un tempo in cui era prevalente come la materia stessa. “Subito dopo il Big Bang”, spiega Coutu, “crediamo che ci siano state esattamente le stesse quantità di materia e antimateria… eppure, a causa di una piccola asimmetria nelle leggi delle interazioni tra particelle, tutta l’antimateria e la maggior parte della materia dell’universo primordiale si sono annientate. Oggi ci rimane il risultante universo dominato dalla materia”. Quindi lo studio delle interazioni materia-antimateria è uno sguardo ai primi momenti di un universo nascente.

Per condurre la sua ricerca sull’antimateria, Coutu invia sofisticati rivelatori al limite dell’atmosfera su palloni aerostatici ad alta quota. Cerca l’antimateria nella radiazione cosmica che piove sulla terra. Questo spruzzo di antimateria può essere una firma per tutti i tipi di interazioni di particelle che avvengono nella nostra galassia.

Alcuni fisici, invece di osservare l’antimateria prodotta in natura, la studiano creandone una propria in un acceleratore di particelle. Quando le particelle ordinarie vengono accelerate a velocità molto elevate e poi si scontrano tra loro, spiega Coutu, le antiparticelle possono essere generate dalle esplosioni ad alta energia che ne derivano. Queste antiparticelle sono di breve durata, tuttavia, e invariabilmente incontrano il loro corrispondente di materia ordinaria in un processo distruttivo chiamato annichilazione.

Annientamento non significa che le particelle scompaiono completamente, significa solo che la loro energia viene trasferita in una forma diversa, aggiunge.

La fantascienza è piena di storie di annichilimento di particelle ad alta energia, e in effetti, le armi di antimateria sono apparse nei romanzi bestseller attuali. Questo non è realistico, dice Coutu. “Sarebbe molto poco pratico a causa delle grandi difficoltà nel produrre e mantenere quantità significative di antimateria”.

La tecnologia che utilizza le proprietà dell’antimateria è in realtà fattibile al di fuori della fantascienza, tuttavia. La tomografia a emissione di positroni (PET) è una tecnica medica che può essere usata per rilevare il cancro, misurare il flusso sanguigno e rilevare la malattia coronarica. Nelle scansioni PET, “una piccola quantità di sostanza radioattiva viene iniettata in una persona, che produce positroni decadendo all’interno del corpo”, spiega Coutu. “Rilevando i fotoni ad alta energia (raggi gamma) prodotti nell’annichilazione dei positroni con gli elettroni nel corpo, si può fare una mappa di dove la sostanza si è diffusa nel corpo”. Mentre l’antimateria non potrà mai essere usata come una bomba, ha certamente un futuro positivo negli strumenti diagnostici medici salvavita, l’anti-arma.