Antimatèria
matèria constituïda per antipartícules / From Wikipedia, the free encyclopedia
En física de partícules, l'antimatèria és l'extensió del concepte d'antipartícula a la matèria. Així, l'antimatèria està composta d'antipartícules, mentre que la matèria ordinària està composta de partícules. S'admet generalment que l'antimatèria està composta de partícules de la mateixa massa i espín que una partícula de matèria, però amb càrrega oposada (simetria C, de càrrega). Per exemple, un antielectró (un electró amb càrrega positiva, també anomenat positró) i un antiprotó (un protó amb càrrega negativa) podrien formar un àtom d'antimatèria o antiàtom d'hidrogen, de la mateixa manera que un electró i un protó formen un àtom d'hidrogen. El contacte de matèria i antimatèria portaria a l'aniquilació de les dues, originant fotons d'alta energia (raigs gamma) i altres parells partícula-antipartícula.
Després de l'equació E = mc² per part d'Albert Einstein (a partir del 1905) i de la formulació (1924) de la identitat ona-partícula per Louis-Victor de Broglie, no es pot fer una distinció clara entre matèria i energia. Malgrat això, se sol considerar que la matèria és qualsevol fermió, és a dir, leptons, o quarks. Els leptons es caracteritzen per complir el principi d'exclusió de Pauli, segons el qual dos fermions idèntics no poden ocupar un estat quàntic, al mateix temps. Mentre que els bosons, que transmeten les forces entre els fermions, i no compleixen l'exclusió de Pauli, és a dir, molts bosons poden estar en un mateix estat quàntic a un temps, es consideren energia.
L'equació de Dirac, una equació de la teoria dels camps quàntics, fou descoberta per Paul Dirac el 1928. Aquesta equació descriu les partícules d'espín ½, com l'electró. Completament coherent amb la mecànica quàntica, i àmpliament compatible amb la teoria de la relativitat especial, presenta unes solucions per a la natura de l'espín de les partícules, i l'existència d'antipartícules. Encara que originalment va ser formulada per a l'electró, aquesta equació també es pot aplicar a altres partícules d'espín ½, com el neutrí, el protó, i el neutró.
Dirac trobà la vertadera forma de l'equació:
És a dir:
en què E és l'energia, p és la quantitat de moviment, m és la massa, i c és una constant equivalent a la velocitat de la llum.
La solució d'aquesta equació dona dues solucions: l'una corresponent a l'energia positiva, i una altra a la negativa.
Aquesta teoria és completament coherent amb allò que ha estat observat al laboratori; de fet, el positró va ser descobert experimentalment per Carl Anderson el 1932.[1]
El 1996, al CERN es va aconseguir de formar un antiàtom d'antidrogen de vida molt curta compost per un antiprotó i un positró.[2]