La storia delle fisica è costellata da teorie per la cui dimostrazione vengono richiesti anni e anni. Oggi, a distanza di 106 anni, è stata dichiarata corretta una teoria di Albert Einstein sul decadimento radioattivo.
Continua l’anno mirabilis
Il 1905 è passato alla storia come l’anno mirabilis di Albert Einstein. Il fisico austriaco mise nero su bianco alcune intuizioni che sono oggi giorno fondamentali nella nostra comprensione dell’universo.
Se l’articolo sui moti browniani li valse il nobel, se la teoria della relatività ristretta ha cambiato la nostra concezione dell’universo, l’ultimo articolo, di sole due pagine, potrebbe spiegare il fenomeno del decadimento radioattivo, grazie alla relatività speciale.
Materia e energia
Grazie a Marie Curie sappiamo che alcuni materiali, come i sali di radio, possono emettere particelle con molta più energia di quanto sarebbe possibile con la semplice chimica.
Einstein aveva ipotizzato che l’energia in eccesso potesse essere bilanciata da una perdita di massa delle particelle nucleari, il prodromo dell’equazione, E = mc^2, ovvero la formula che indica come la massa apparente e l’energia di un oggetto dipendono dal moto relativo di un osservatore.
Questa equazione viene di solito intesa nel senso che la materia e l’energia è come fossero due facce della stessa. Con questo si vuole intendere che la massa apparente e l’energia di un oggetto sono determinate dal moto relativo dell’osservatore.
Da questa relazione ne deriva che nella giusta condizione gli ogetti sono in grado di generare energia attraverso una perdita di massa.
In questi giorni, lo facciamo sempre, basta accelerare le particelle quasi alla velocità della luce e ‘sbatterle’ insieme. La grande massa apparente delle particelle rilascia un’energia tremenda e parte di quell’energia si trasforma nuovamente in particelle.
Oggi sappiamo che ciò è esattamente quello che accade con il decadimento radioattivo.
Se si riesce a convertire interamente la materia in energia, bisognerebbe poter fare il contrario. Questo è noto come processo Breit-Wheeler e prevede la collisione di due fotoni per creare una coppia elettrone-positrone. Sebbene abbiamo usato la luce per creare la materia diverse volte, convertire due fotoni direttamente nella materia è molto difficile.
Ma un recente esperimento mostra che si può fare. Il team ha utilizzato i dati del Relativistic Heavy Ion Collider e ha esaminato più di 6.000 eventi che hanno creato coppie elettrone-positrone. Non hanno semplicemente irradiato due laser l’uno contro l’altro, ma hanno invece utilizzato collisioni di particelle ad alta energia per creare intense esplosioni di fotoni, che creano coppie Elettrone-positrone.
