La scoperta dell’antimateria

E’il 1926, Paul Dirac uno dei più geniali fisici britannici, cerca un’equazione che potesse essere coerente con la relatività ristretta di Einstein visto che fino ad allora le equazioni si basavano sulla concezione newtoniana dello spazio.
Basandosi sui lavori di Wolfgang Pauli sui sistemi non relativistici con spin, in una serie di articoli derivò l’equazione che porta il suo nome, la quale descrive l’elettrone da un punto di vista relativistico in una teoria di grande semplicità. La sua equazione era indubbiamente corretta, rappresentava elettroni con spin=1/2 con energia positiva ottenendo la formula E=mc2.
Il fatto era, però, che per ogni soluzione a energia positiva, l’equazione di Dirac ne dava una anche con energia negativa, E=-mc2.
Gli elettroni con energia negativa avrebbero dovuto essere in natura tanti quanto quelli ad energia positiva.
L’universo che ne scaturiva doveva essere perennemente instabile e collassante. Dirac rimase frustrato dallo scenario che la sua equazione prospettava.
Gli elettroni ad energia negativa che scaturivano dall’equazione di Dirac costituivano un bel rompicapo per la nascente meccanica quantistica.
Dirac invece di arrendersi, ebbe un’intuizione azzardata quanto stravagante, basata sul principio di esclusione di Pauli, che afferma che due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico. In altre parole è come per i posti a sedere su un treno, ogni sedile può essere occupato soltanto da un passeggero nello stesso momento.
Dirac ipotizzò che il Vuoto stesso fosse tutto riempito da elettroni occupanti tutti gli stati di energia negativa. In questo modo era possibile “eccitare” il Vuoto, ovvero attraverso una collisione strappare un elettrone con energia negativa dal Vuoto similmente a come un pescatore cattura un pesce con una lenza, strappandolo dal mare.
Il “buco” prodotto nel Vuoto sarebbe, di fatto una particella carica positivamente con massa identica a quella dell’elettrone a carica negativa espulso dalla collisione.
Dirac aveva scoperto la coppia elettrone-positrone (la sua antiparticella). In altri termini il fisico britannico aveva rivelato l’esistenza dell’antimateria, che sperimentalmente sarebbe stata confermata nel 1933 dal fisico Carl Anderson. che per questa scoperta si aggiudicherà il Premio Nobel, nel 1936 all’età di 31 anni.