Le antiparticelle, particelle subatomiche che hanno proprietà esattamente opposte a quelle che compongono la materia quotidiana, possono sembrare un concetto di fantascienza, ma sono reali e lo studio delle interazioni materia-antimateria ha importanti applicazioni mediche e tecnologiche. Marcos Barp e Felipe Arretche dell’Universidade Federal de Santa Catarina, Brasile hanno modellato l’interazione tra molecole semplici e antiparticelle conosciute come positroni e hanno scoperto che questo modello concordava bene con le osservazioni sperimentali. Questo studio è stato pubblicato su The European Physical Journal D.

I positroni, l’equivalente antimateria degli elettroni, sono le antiparticelle più semplici e più abbondanti e sono stati conosciuti e studiati fin dagli anni ’30. Gli acceleratori di particelle generano enormi quantità di positroni ad alta energia e la maggior parte degli esperimenti di laboratorio richiedono che questa energia venga ridotta a un valore specifico. 

Tipicamente, questo si ottiene facendo passare i positroni attraverso un gas in un apparato chiamato trappola positrone buffer-gas, in modo da perdere energia collidendo con le molecole del gas. Tuttavia, non comprendiamo ancora pienamente i meccanismi della perdita di energia a livello atomico, quindi è difficile prevedere con precisione la conseguente perdita di energia.

Una parte di questa energia viene persa come energia di rotazione quando i positroni collidono con le molecole di gas e li fanno girare. Barp e Arretche hanno sviluppato un modello per prevedere questa forma di perdita di energia quando i positroni collidono con molecole spesso usate nelle trappole del positrone buffer-gas: il tetrafluoruro di carbonio tetraedrico (CF4 ) e il metano (CH 4 ) e l’esafluoruro di zolfo ottaedrico (SF6 ). Hanno scoperto che questo modello si concordava molto bene con i risultati sperimentali.

Questo modello può essere applicato alle collisioni tra positroni e qualsiasi molecola tetraedrica o ottaedrica. Barp e Arretche sperano che questa migliore comprensione del modo in cui i positroni interagiscono con le molecole verrà utilizzata per migliorare le tecniche di tomografia ad emissione di positroni (PET) in medicina, ad esempio.

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