antiparticella

In fisica, particella corrispondente a una data particella elementare, caratterizzata dall’avere massa, spin e vita media uguali, carica elettrica, momento magnetico, numero barionico, leptonico o altro numero quantico uguali in valore assoluto ma di segno opposto. Esempi di a. sono il positrone, l’antiprotone, l’antineutrone, rispettivamente corrispondenti all’elettrone, al protone, al neutrone. Come le particelle ordinarie sono i costituenti della materia ordinaria, allo stesso modo le a. sono i costituenti dell’antimateria. Le proprietà delle a. comportano infatti che queste possano combinarsi tra loro in modo perfettamente analogo a quello in cui si combinano le particelle ordinarie, dando così luogo ad antinuclei.

L’esistenza delle a., prevista dalla meccanica quantistica relativistica (P.A.M. Dirac), ha trovato la più esauriente conferma sul piano sperimentale. La prima a. osservata fu il positrone, che C.D. Anderson osservò nella radiazione cosmica (1932). Sempre in coppia con la corrispondente particella ordinaria, l’elettrone, il positrone ha potuto poi essere generato artificialmente, irradiando un nucleo pesante con raggi γ di energia convenientemente alta. Pure artificialmente è stato prodotto nel 1955 l’antiprotone e nel 1956 l’antineutrone.

Naturalmente per le particelle con carica elettrica l’a. non può identificarsi con la corrispondente particella ordinaria. Per le particelle neutre, invece, può verificarsi sia il caso che l’a. sia distinta dalla particella ordinaria corrispondente, sia il caso che l’a. risulti identica alla particella. Il primo caso si verifica sempre quando la particella è dotata di proprietà elettromagnetiche (per es., di un momento magnetico). In assenza di tali proprietà si può dare, invece, sia l’un caso sia l’altro: per es., il mesone π⁰ è identico alla sua a., mentre l’antineutrino è particella distinta dal neutrino.

Particelle e a. poste in interazione possono annichilirsi, sempre, s’intende, nel rispetto dei principi di conservazione della massa-energia, della quantità di moto, del momento angolare, della carica elettrica, del numero barionico (contato attribuendo agli antibarioni numero barionico negativo), del numero leptonico (contato attribuendo agli antileptoni numero leptonico negativo). Nei processi di annichilazione le varie particelle si trasformano in altre di massa minore, e la differenza di massa si ritrova, in accordo con il principio di conservazione della massa-energia, sotto forma di energia. È inevitabile, nell’attraversamento della materia ordinaria, l’annichilazione degli antinucleoni e dei positroni, che si produce, a bassa velocità, in intervalli di tempo brevissimi. Da ciò derivano le difficoltà che si oppongono alla ‘fabbricazione’ di antimateria della quale riesce, in definitiva, impossibile l’esistenza a contatto con la materia ordinaria.