Produzione di coppie © 2010 HowStuffWorks.com La frase latina " creatio ex nihilo " significa "creazione dal nulla, " ed è in gran parte dominio della teologia, filosofia e mitologia per un motivo:la prima legge della termodinamica, che è in realtà un'equazione di conservazione dell'energia. Il succo di quell'equazione, come senza dubbio ricorderai, è che l'energia non può essere né creata né distrutta.
In che modo questa legge influisce sulla materia? Albert Einstein ha teorizzato che materia ed energia sono intercambiabili. La materia occupa spazio, ha massa e compone la maggior parte dell'universo visibile intorno a te. Energia, d'altra parte, assume molteplici forme ed è essenzialmente la forza che fa accadere le cose nell'universo. Eppure sia la materia che l'energia sono variazioni della stessa cosa. Ciascuno può convertirsi nell'altro. Secondo Einstein e il primo principio della termodinamica, una quantità fissa di energia e materia esiste nell'universo.
Quando due protoni si scontrano nel Large Hadron Collider, possono rompersi in particelle subatomiche chiamate quark e una forza particellare attenuante chiamata gluone. Anche quando materia e antimateria si annientano a vicenda, producono energia, sotto forma di fotoni, che sono unità quantistiche di luce.
Se dovessi costruire una molecola di atomi, non creeresti materia. Anche un atomo è materia, e lo sono anche le particelle subatomiche al suo interno. È come se prendessi la farina e la usassi per fare una torta. Non creeresti cibo. Anziché, prenderesti un prodotto alimentare e ne costruiresti un alimento più complicato.
Per fabbricare la materia in un modo che aderisce alla prima legge della termodinamica, devi convertire l'energia in materia. Questa conversione è avvenuta su scala cosmica circa 13 miliardi di anni fa. Il big bang consisteva interamente di energia. La materia è nata solo quando si è verificato un rapido raffreddamento.
Nel laboratorio, la creazione della materia comporta una reazione chiamata produzione di coppia , così chiamato perché converte un fotone in una coppia di particelle:una materia, un'antimateria (l'inverso dell'annientamento materia-antimateria che abbiamo appena menzionato). Laboratorio nazionale di Brookhaven, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) e il Fermilab hanno tutti generato questa reazione sparando un fotone in un nucleo atomico pesante. Il nucleo condivide l'energia e consente al fotone di disintegrarsi in un elettrone e a positrone , l'antimateria opposto di un elettrone. Il positrone si trasforma inevitabilmente di nuovo in un fotone quando si scontra con un elettrone.
Quindi sì, gli esseri umani possono fabbricare la materia. Possiamo trasformare la luce in particelle subatomiche, ma anche i migliori scienziati non possono creare qualcosa dal nulla.
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