antimateria
En física de partículas,
la antimateria es la extensión del concepto de antipartícula a
la materia. Así, la antimateria —una forma de materia menos frecuente— está
compuesta de antipartículas, mientras que la materia común está compuesta de partículas.
Por ejemplo, unantielectrón (un electrón con
carga positiva, también llamado positrón)
y un antiprotón (un protón con
carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, de la misma manera que
un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno. El contacto entre materia
y antimateria ocasiona su aniquilación mutua.
Esto no significa su destrucción, sino una transformación que da lugar a fotones de
alta energía (rayos
gamma) y otros pares partícula-antipartícula.
La
partículas subatómicas de la antimateria tienen cargas opuestas a las
partículas de la materia, en la imagen, protón, electrón y neutrón en ambas.
En física se usa una barra
horizontal o macrón para
diferenciar las partículas de las antipartículas: por ejemploprotón p y antiprotón p.
Para los átomos de antimateria se emplea la misma notación: por ejemplo, si el hidrógeno se escribe H,
el antihidrógeno será H.
Las hipótesis científicas aceptadas
suponen que en el origen del universo existían materia y antimateria en iguales
proporciones, sin embargo el universo que observamos aparentemente está
compuesto únicamente por partículas y no por antipartículas. Se desconocen los
motivos por los que no se han encontrado grandes estructuras de antimateria en
el universo. En física, el proceso por el que la cantidad de materia superó a
la de antimateria se denomina bariogénesis, y baraja tres posibilidades:
§
Pequeño exceso de materia tras
el Big
Bang: Especula con que la materia que forma actualmente
el universo podría ser el resultado de una ligera asimetría en las proporciones
iniciales de ambas. Se ha calculado que la diferencia inicial entre materia y
antimateria debió ser tan insignificante como de una partícula más de materia
por cada diez mil millones de parejas partícula-antipartícula.
§
Asimetría CP:
En 1967, Andréi Sájarov postuló
por primera vez que las partículas y las antipartículas no tenían propiedades
exactamente iguales o simétricas; una discusión denominada la Violación CP.1 Un
reciente experimento en el acelerador KEK de Japón sugiere que esto quizás sea
cierto, y que por tanto no es necesario un exceso de materia en el Big Bang:
simplemente las leyes físicas que rigen el universo favorecen la supervivencia
de la materia frente a la antimateria.2En
este mismo sentido, también se ha sugerido que quizás la materia oscura sea
la causante de la bariogénesis al interactuar de distinta forma con la materia
que con la antimateria.3
§
Existencia de galaxias de
antimateria ligada por antigravedad:
Muy pocos científicos confían en esta posibilidad, pero todavía no ha podido
ser completamente descartada. Esta tercera opción plantea la hipótesis de que
pueda haber regiones del universo compuestas de antimateria. Hasta la fecha no
existe forma de distinguir entre materia y antimateria a largas distancias,
pues su comportamiento y propiedades son indistinguibles. Existen argumentos
para creer que esta tercera opción es muy improbable: la antimateria en forma
de antipartículas se crea constantemente en el universo en las colisiones de
partículas de alta energía, como por ejemplo con los rayos cósmicos.
Sin embargo, éstos son sucesos demasiado aislados como para que estas
antipartículas puedan llegar a encontrarse y combinarse. La NASA ha enviado la
sondaAlpha Magnetic Spectrometer (Espectrómetro
Magnético Alpha) para buscar rastros de
antimateria más compleja,4 que
pudiesen indicar que todavía existe antimateria en el universo. Sin embargo los
experimentos no han detectado nada hasta la fecha.
La ecuación de Dirac,
formulada por Paul
Dirac en 1928, predijo la existencia de
antipartículas además de las partículas de materia ordinarias. Desde entonces,
se han ido detectando experimentalmente muchas de dichas antipartículas: Carl D. Anderson,
en el Caltech,
descubrió elpositrón en
1932. Veintitrés años después, en 1955, Emilio
Segrè y Owen
Chamberlain, en laUniversidad de
Berkeley, el antiprotón y antineutrón.1
Pero la primera vez que se
pudo hablar propiamente de antimateria, es decir, de «materia»
compuesta por antipartículas, fue en 1965, cuando dos equipos consiguieron
crear un antideuterón,
una antipartícula compuesta por un antiprotón y
un antineutrón.
La antipartícula fue lograda en elAcelerador Protón Sincrotrón del
CERN, a cargo de Antonino
Zichichi, y paralelamente por Leon
Lederman, en el acelerador AGS (Alternating Gradient
Synchrotron) del Laboratorio
Nacional de Brookhaven, en Nueva
York.5
En 1995, el CERN anunció
la creación de nueve átomos de antihidrógeno en
el experimento PS210, liderado por Walter Oelert y Mario Macri, y el Fermilab confirmó
el hecho, anunciando poco después la creación a su vez de 100 átomos de
antihidrógeno.
F. J Hartmann, de la Universidad
Técnica de Múnich, y un equipo de
investigadores japoneses informaron de la creación de un átomo compuesto de
materia y antimateria llamado helio
antiprotónico.
Este átomo constaba de dos protones, dos neutrones, un electrón y un antiprotón
en lugar del segundo electrón. El átomo sobrevivió 15 millonésimas de segundo6
El 17 de noviembre 2010,
los científicos del CERN lograron
crear 38 átomos de antihidrógeno,
pudiendo preservarlos aproximadamente en un sexto de segundo (172ms). Esto
forma parte del proyecto ALPHA que incluye físicos de la Universidad de
California, de la Universidad de
Berkeley y del Lawrence
Berkeley National Laboratory. El equipo de
científicos demostró que, entre 10 millones de antiprotones y 700 millones de
positrones, se lograron formar 38 átomos estables deantihidrógeno,
los cuales, duraron alrededor de dos décimas de segundo cada uno.
A comienzos de 2011 el
proyecto ALPHA logró crear más de 300 átomos de antihidrógeno y
almacenarlos durante 1000 segundos (16 minutos y 40 segundos), superando en 4
órdenes de magnitud el límite previo.7
El 14 de diciembre 2009,
científicos de la NASA con
la ayuda del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, descubrieron rayos de antimateria
producidos encima de tormentas eléctricas. El fenómeno es causado por ráfagas
de rayos gamma terrestres (TGF) generadas en el interior de las tormentas
eléctricas y asociados directamente con los relámpagos.8
La antimateria es la sustancia
más cara del mundo, con un costo estimado de unos 60.000 millones de USD el miligramo.9 10 La
producción de antimateria, además de consumir enormes cantidades de energía, es
muy poco eficiente, al igual que la capacidad de almacenamiento, que ronda sólo
el 1% de las partículas creadas. Además, debido a que la antimateria se
aniquila al contacto con la materia, las condiciones de almacenamiento
—confinamiento mediante campos electromagnéticos—, tienen igualmente un costo
elevado.
Otra estimación de su costo la
dio el CERN, cuando dijo que
había costado algunos cientos de millones de francos
suizos la producción de una milmillonésima de gramo.11
Debido a esto, algunos
estudios de la NASA plantean
recolectar mediante campos magnéticos la antimateria que se genera de forma
natural en los Cinturones de
Van Allen de la Tierra. Este cinturón, que se extiende
desde unos pocos cientos a unos dos mil kilómetros sobre la Tierra constituye
la fuente más abundante de antiprotones en las proximidades de la Tierra. La
mayor parte de los antiprotones provienen de antineutrones, que se generan
cuando los rayos cósmicos impactan las capas superiores de la atmósfera. Los
antineutrones salen de la atmósfera, mientras los antiprotones tienden a
congregarse en varios cientos de kilómetros sobre la Tierra, donde la materia
ordinaria es tan escasa que es poco probable que se reúnan con sus homólogos de
partículas, protones y por tanto se destruyan al contacto.
También otros planetas,
incluyendo Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano, deben tener
cinturones similares de antiprotones. Saturno puede producir la mayor cantidad
de antiprotones por las interacciones entre los rayos cósmicos, partículas
energéticas cargadas del espacio, y los anillos de hielo del planeta.12
Al mismo tiempo, se trabaja en
mejorar la tecnología de almacenaje de antimateria. El Dr. Masaki Hori ha
anunciado un método de confinamiento de antiprotones por radiofrecuencia, lo
que según sus palabras podría reducir el contenedor al tamaño de una papelera.13
En noviembre de 2008 la
doctora Hui Chen, del Lawrence
Livermore National Laboratory de Estados
Unidos, anunció que ella y su equipo habrían creado positrones al
hacer incidir un breve, aunque intenso, pulso láser a
través de una lámina de oro blanco de pocos milímetros de espesor, esto habría
ionizado al material y acelerado sus electrones.
Los electrones acelerados emitieron cuantos deenergía,
que al decaer dieron lugar a partículas materiales, dando también como
resultado positrones.14
Si bien la antimateria está
lejos de ser considerada una opción por su abrumador costo y las dificultades
tecnológicas inherentes a su manipulación, las antipartículas sí están
encontrando usos prácticos: la tomografía es ya una realidad. También se
investiga su uso en terapias contra el cáncer, ya que un estudio del CERN ha
descubierto que los antiprotones son cuatro veces más efectivos que los
protones en la destrucción de tejido canceroso,15 y
se especula incluso con la idea de diseñar microscopios de antimateria,
supuestamente más sensibles que los de materia ordinaria.16 Pero
el mayor interés por la antimateria se centra en sus aplicaciones como
combustible, pues la aniquilación de
una partícula con una antipartícula genera gran cantidad de energía según la
ecuación de Einstein E=mc² La
energía generada por kilo (9×1016 J/kg), es unas diez mil
millones de veces mayor que la generada por reacciones químicas y diez
mil veces mayor que la energía nuclear de fisión.17
Por ejemplo, se estima que
sólo serían necesarios 10 miligramos de antimateria para propulsar una nave a Marte.18
No obstante, hay que indicar
que estas cifras no tienen en cuenta que aproximadamente el 50% de la energía
se disipa en forma de emisión de neutrinos,
por lo que en la práctica habría que reducir las cifras a la mitad.19
Todavía no se conoce el
comportamiento de las antipartículas en un campo gravitatorio:
esto se podría observar comprobando si un haz horizontal de positrones o de
antiprotones provenientes de un acelerador se curva hacia arriba o hacia abajo
en el campo gravitatorio de la Tierra, pero estas partículas producidas por
colisiones se desplazan a velocidades próximas a la de la luz en el vacío, por
lo que la curvatura a observar estaría en el orden de un diámetro nuclear por
kilómetro de longitud del haz (0, 000 000 000 000 1 cm), y por ahora no es
posible medir curvas tan pequeñas.
Si las antipartículas o la
antimateria se movieran en sentido inverso a la materia común en un campo
gravitatorio, se echaría por tierra el Principio de equivalencia y
con él a la teoría general de la
relatividad, aunque no otras teorías relativistas de la
gravitación.20
Un experimento conceptual por
el que se verificaría fácilmente la inexistencia de antigravedad es que la
gravedad está en la masa y no en la materia como tal (la antimateria es masa
con cargas eléctricas opuestas), la masa está un nivel por debajo de la materia
bariónica ordinaria —y la materia es masa con cargas eléctricas endógenas—; por
tanto y porque no existe antimasa o antiaglutinación de energía
(anticromodinámica gluónica) no puede existir de manera alguna una fuerza
gravitatoria repulsiva para con la materia fisicoquímica conocida. La Ley de Conservación de
la energía-momento, el Principio de
equivalencia y por ende la Teoría General
de la Relatividad serían reafirmados tras
esto, quedarían indemnes.
Mucha de la gente que se inicia en la astronomia, generalmente se
encuentra con ésta palabra: 'antimateria', ¿pero que es realmente la
antimateria? Voy a intentar explicarlo de forma sencilla para que no se
necesiten elevados conocimientos físicos para entenderlo.
La materia normal como la conocemos, está compuesta de átomos, las distintas organizaciones de distintos átomos forman todos los tipos de moléculas y estos a su vez la materia. Estos átomos están compuestos por electrones, protones y neutrones, los elementos mas pequeños conocidos (sin tener en cuenta los quarks). La antimateria se compone del mismo modo, con algo llamado anti-átomos, que estan formados por antielectrones (o tambien llamados positrones), antiprotones y el extraño antineutron. Paul Adrien Maurice Dirac habia deducido, fundándose en un análisis matemático de las propiedades inherentes a las particulas subatomicas, que cada particula deberia tener su 'antiparticula'. Así pues, deberia haber un 'antielectron' identico al electron, salvo por su carga, que seria positiva, y no negativa, y un 'antiproton' con carga negativa en vez de positiva. Pero... ¿Que es realmente la antimateria y en que se diferencian los electrones, protones y neutrones de los antielectrones, antiprotones y los antineutrones? La antimateria es materia constituida por la antiparticulas (antielectrones, antiprotones y antineutrones). La diferencia los electrones y protones de los antielectrones y los antiprotones y los antineutrones es basicamente la carga electrica, son idénticas en aspecto físico y en constitución, sus movimientos rotatorios se han invertido, el polo sur magnetico, por decirlo asi, esta arriba y no abajo, de esta manera su carga eléctrica es la opuesta de lo que deveria de ser. Como vimos hasta ahora, el positron es la contrapartida del electron por su carga contraria, y el antiproton es tambien 'anti' por su carga. Pero... ¿por que dice anti a una partícula que posee carga neutra? Para responder esta pregunta es necesario explicar brevemente las carateristicas de los positrones y los antiprotones. El antielectron es tan estable como el electron, de hecho es identico al electron en todos sus aspectos, excepto en su carga electrica. Su existencia puede ser indefinida. Aunque el promedio de 'vida' es de una millonésima de segundo, hasta que se encuentra con un electron, durante un momento relampagueante quedaran asociados el electron y el positron; ambas partículas giraran en torno a un centro de fuerza comun. Pero la existencia de este sistema, como máximo, durará una diezmillonesima de segundo ya que se combinan el positron y el electron.
Cuando se combinan las dos particulas opuestas, se produce una
neutralizacion mutua y literalmente desaparecen, no dejan ni rastro de
materia ('aniquilamiento mutuo'). Pero como sabemos la materia al igual que
la energia no puede desaparecer, como resultado de esto queda la energia en
forma de radiacion gamma. De tal forma como habia sugerido el genio Albert
Einstein: la materia puede convertirse en energia, y viceversa.
El antiproton es tan evanescente como el positron, por lo menos en nuestro Universo. En una infima fraccion de segundo después de su creacion, la particula desaparece (al igual que el antielectron), arrastrada por algun nucleo normal cargado positivamente. Entonces se aniquilan entre si el antiproton y un proton del nucleo, que se transforman en energia y particulas menores. En ocasiones, el proton y el antiproton solo se rozan ligeramente en vez de llegar al choque directo. Cuando ocurre esto, ambos neutralizan mutuamente sus respectivas cargas. El proton se convierte en neutron, lo cual es bastante logico. Pero no lo es tanto que el antiproton se transforme en un 'antineutron'. Con algo de fisica elemental es facil comprender como forma un campo magnetico la particula cargada, pero ya no resulta tan facil saber por que hace lo mismo un neutron. Que por cierto ocurre. La prueba directa mas evidente de ello es que cuando un rayo de neutrones golpea sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma forma que lo haria si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo del neutron sigue siendo un misterio (al menos yo no me entere ), los fisicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalentes a cero, aunque, por alguna razon desconocida, logran crear un campo magnetico cuando gira la partícula. Sea como fuere, la rotacion del neutron nos da la respuesta a esta pregunta: ¿Que es el antineutrón? Pues, simplemente, un neutron cuyo movimiento rotatorio se ha invertido y al igual que el positron y el antiproton, muestra exactamente el mismo fenomeno de los polos invertidos. Por lo pronto, la teoria es bastante solida, y ningun fisico lo pone en duda. La antimateria puede existir. Pero.... ¿Existe en realidad? ¿Hay masas de antimateria en el Universo?
Si las hubiera, no revelarían su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran serian identicos a los de la materia corriente. Sin embargo, cuando se encontrasen con esta materia, deberían ser claramente perceptibles las reacciones masivas de aniquilamiento resultantes. Por esto, los astronomos se afanan en observar especulativamente las galaxias, para comprobar si hay alguna actividad inusitada que delate las interacciones materia-antimateria. ¿Es posible, que el Universo este formado casi enteramente por materia, con muy poca o ninguna antimateria? Dado que la materia y la antimateria son equivalentes en todos los aspectos, excepto en su oposicion electromagnetica, cualquier fuerza que crease una originaria la otra, y el Universo deberia estar compuesto de iguales cantidades de una y otra. Este es el dilema. La teoria nos dice que deberia haber antimateria, pero la observacion practica se niega a respaldar este hecho. ¿Y que ocurre con los nucleos de las galaxias activas? ¿Deberian ser esos fenomenos energeticos el resultado de una aniquilacion materia-antimateria? NO! Ni siquiera ese aniquilamiento es suficiente, la destruccion seria muchas veces mayor (para darse una idea de la magnitud lo mas parecido es el colapso gravitatorio de una supernova al explotar y el fenomeno resultante: el agujero negro, seria el unico mecanismo conocido para producir la energia requerida para tanta destruccion). |
||||
En cuanto a la
antimateria, concebida como una organización atómica y molecular, no existe. Y
si existe no es aquí. No hay nada que fuese posible de sospecha, de la
existencia de la misma, ya que se tendría que ver una aniquilación masiva de
partículas-antipartículas en algún lugar del universo. Eso no significa que no
haya aniquilación de antipartículas, que no es lo mismo que aniquilación de
antimateria.
En el sentido más amplio, toda partícula tiene su antipartícula. Creo que no necesito dar bibliografía.
IMPORTANTE, El fotón es materia y antimateria en sí mismo. En la creación de pares, se descompone en un electrón y un positrón (hecho que ya lo sabemos desde1932). Parece que tiene poca publicidad, ¿por qué?, porque le molesta a la teoría estándar. ¿Les parece que es poco importante, la creación de materia a partir de un fotón? A esto se le llama “ciencia parcialista”.
Quieres más, las partículas y las antipartículas conviven en nuestro universo diario.
Ej.
1° En el fotón es una antipartícula en sí mismo, la partícula y la antipartícula (en el fotón) no se destruyen porque viajan a la velocidad de la luz con igual sentido, el tiempo para ellas no existe (se detiene, teoría de la relatividad, viajar en igual sentido a la velocidad de la luz).
2° El protón y el electrón se diferencian en su masa, su creación es exactamente igual, con la sola diferencia que el fotón tiene más energía (lugar energético, lugar en el espacio dimensión tiempo); y su carga (anti), de donde un protón podríamos considerarlo un positrón con mucha más masa (creación de protones), pero con un electrón no se autodestruyen, porque están en distinto lugar tridimensional y en el espacio dimensión tiempo. Pero el neutrón, según la desintegración del mismo (887 s), vemos que no es neutro, sino positivo y negativo como el fotón (efecto vacío cuántico magnetizado), no como tren de onda en la tridimensión (fotón), sino como tren de onda en el espacio dimensión tiempo, con un protón y un electrón en el mismo lugar de la tridimensión, pero en diferente lugar del espacio tiempo.
Esto, como tantas otras cosas de la teoría estándar, es camuflado, de tal manera que no podemos distinguir estas cosas.
La teoría estándar habla de partículas neutras, esto no solamente es un error, sino que desconoce arbitrariamente la creación del protón y el positrón con procedimientos semejantes. “Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo”. Einstein
Es lamentable cuando escucho decir que el protón es un positrón con una partícula neutra, para completar su masa. Como si la masa fuese una cosa invariable, desde hace un siglo sabemos la relación entre la masa y la energía, todo cuerpo o partícula cambia su masa de acuerdo a su energía, y nada tiene que ver con otra partícula.
No faltan los que dicen que el electrón no se aniquila con el protón porque está girando. NO HAY MAYOR MENTIRA, cuando un electrón libre se encuentra con un protón libre no es posible la aniquilación porque están en otro nivel del espacio dimensión tiempo.
En el sentido más amplio, toda partícula tiene su antipartícula. Creo que no necesito dar bibliografía.
IMPORTANTE, El fotón es materia y antimateria en sí mismo. En la creación de pares, se descompone en un electrón y un positrón (hecho que ya lo sabemos desde1932). Parece que tiene poca publicidad, ¿por qué?, porque le molesta a la teoría estándar. ¿Les parece que es poco importante, la creación de materia a partir de un fotón? A esto se le llama “ciencia parcialista”.
Quieres más, las partículas y las antipartículas conviven en nuestro universo diario.
Ej.
1° En el fotón es una antipartícula en sí mismo, la partícula y la antipartícula (en el fotón) no se destruyen porque viajan a la velocidad de la luz con igual sentido, el tiempo para ellas no existe (se detiene, teoría de la relatividad, viajar en igual sentido a la velocidad de la luz).
2° El protón y el electrón se diferencian en su masa, su creación es exactamente igual, con la sola diferencia que el fotón tiene más energía (lugar energético, lugar en el espacio dimensión tiempo); y su carga (anti), de donde un protón podríamos considerarlo un positrón con mucha más masa (creación de protones), pero con un electrón no se autodestruyen, porque están en distinto lugar tridimensional y en el espacio dimensión tiempo. Pero el neutrón, según la desintegración del mismo (887 s), vemos que no es neutro, sino positivo y negativo como el fotón (efecto vacío cuántico magnetizado), no como tren de onda en la tridimensión (fotón), sino como tren de onda en el espacio dimensión tiempo, con un protón y un electrón en el mismo lugar de la tridimensión, pero en diferente lugar del espacio tiempo.
Esto, como tantas otras cosas de la teoría estándar, es camuflado, de tal manera que no podemos distinguir estas cosas.
La teoría estándar habla de partículas neutras, esto no solamente es un error, sino que desconoce arbitrariamente la creación del protón y el positrón con procedimientos semejantes. “Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo”. Einstein
Es lamentable cuando escucho decir que el protón es un positrón con una partícula neutra, para completar su masa. Como si la masa fuese una cosa invariable, desde hace un siglo sabemos la relación entre la masa y la energía, todo cuerpo o partícula cambia su masa de acuerdo a su energía, y nada tiene que ver con otra partícula.
No faltan los que dicen que el electrón no se aniquila con el protón porque está girando. NO HAY MAYOR MENTIRA, cuando un electrón libre se encuentra con un protón libre no es posible la aniquilación porque están en otro nivel del espacio dimensión tiempo.
Hace
unos veinte mil millones de años el "huevo cósmico", sobre cuyo
origen y características existen diversas hipótesis científicas, sufrió la gran
explosión, el Big Bang. El Universo comenzaba su gran aventura, poblándose de
materia, pero también de antimateria. Pero, ¿dónde se encuentra esa
antimateria?
La
actualmente admitida y vigente Teoría Estándar de la Materia nos enseña que las
partículas individuales de la materia pertenecen a dos familias diferentes, la
de los quarqs y la de los leptones; que cada una de esas familias cuenta con
tres generaciones y que, por cada generación, existen dos partículas
diferentes.
Ello
significa la existencia de los 6 quarqs siguientes: u (up) y d(down), en la
primera generación; c(charm) y s(strange), en la segunda generación; y t (top)
y b (bottom) en la tercera generación. Precisamente la última partícula
elemental descubierta fue el quarq top, en el acelerador Fermilab, de las
afueras de Chicago, el 2 de marzo de 1995. Una situación semejante ocurre con
los 6 leptones: e (electrón) y neutrino del electrón, en la primera generación;
m (muón) y neutrino del muón, en la segunda generación; y t (tau) y neutrino
del tau, en la tercera generación. Y cada una de esas partículas individuales
cuenta con su adecuada antipartícula, con la misma masa y carga opuesta, de
modo que al electrón le corresponde el antielectrón (o positrón), al quarq u el
antiquarq u y así sucesivamente. Si una partícula se pone en contacto con su
antipartícula correspondiente se produce el fenómeno de aniquilación, es decir,
que se funden y desaparecen, convirtiéndose, en una primera transformación, en
energía o fuerza, de acuerdo con la conocida ecuación de Einstein que relaciona
la energía con el producto de la masa por el cuadrado de la velocidad de la
luz.
ANTIMATERIA.
La primera detección de antimateria la realizó Dirac en los años 30,
encontrando positrones (antielectrones) en la radiación cósmica que llegaba a
la Tierra. Posteriormente, sobre todo a partir de los años 50, con el uso
pacífico de los grandes aceleradores de partículas, se fueron produciendo o
descubriendo muchas de las antipartículas elementales. Actualmente, las
antipartículas elementales, sobre todo los antiprotones, se pueden obtener,
detectar, recolectar, confinar y almacenar, usando sofisticadas tecnologías basadas
en los aceleradores de partículas y las acciones de los campos magnéticos. En
abril de 1996 se abrieron unas nuevas e interesantísimas posibilidades con la
obtención, no ya de antipartículas elementales, sino de unos verdaderos 11
preciosos antiátomos de antihidrógeno. Se trataba del experimento PS210 y lo
consiguieron científicos alemanes y europeos en las instalaciones del CERN en
las afueras de Ginebra. Desde entonces ello se ha repetido y mejorado.
¿Qué
interés práctico puede tener la "domesticación" de la antimateria?.
Uno de ellos es como fuente energética en aplicaciones concretas. Por ejemplo,
con el uso de antimateria y su aniquilación controlada, con la correspondiente
materia, los depósitos de combustible de los cohetes y vehículos espaciales
podrían reducir su volumen a menos del 10% del actual, permitiendo recorridos
más largos y de mayor duración. Para conseguir esos fines el proyecto ICAN-II
está en fase de Investigación, en la Universidad de Pennsylvania. También se
están estudiando los diseños adecuados que permitan el uso médico de los rayos
de antiprotones, bien para implantar nuevos y más potentes métodos
exploratorios de análisis de zonas corporales, o bien como verdaderos
proyectiles destructivos de zonas tumorales previamente señaladas como blancos
o dianas.
UNIVERSO
Y ANTIUNIVERSO. Tal
como indicábamos antes, el Big Bang, teoría ampliamente aceptada por los
científicos expertos en la evolución del Universo, significó la conversión de
la ingente energía acumulada en el "huevo cósmico" en forma de
partículas y de antipartículas elementales, a partir de un primer instante en
el que la densidad era 4.000 millones de veces la del agua y la temperatura de
100.000 millones de grados centígrados. Comenzaba, vertiginosa, la gran expansión.
Al cabo de un segundo la densidad y la temperatura se habían reducido a la
décima parte y comenzaron a formarse protones, neutrones, antiprotones,
etcétera. A los 30 minutos, con "solo" 300 millones de grados se
habían aniquilado muchas partículas con sus antipartículas correspondientes,
pero en otros casos, al alejarse entre ellas se evitó la aniquilación.
Y
hubo de transcurrir un millón de años de enfriamiento para que empezasen a
formarse los átomos de los elementos químicos que hoy conocemos. Teóricamente
en el Universo debería existir la misma antimateria que materia, quizá en forma
de antiestrellas, antigalaxias, etcétera, pero, ¿dónde está?. Es difícilmente
detectable. Hasta ahora todo parece indicar que la cantidad de antimateria en
el Universo es escasa, que la materia le ganó la batalla a la antimateria, es
decir, que no hubo simetría sino disimetría en sus respectivas producciones. En
la actualidad existen diversas teorías al respecto así como muchas
investigaciones para intentar explicar esta situación, aunque todavía no
contamos con una explicación convincente del fenómeno.
El
modo práctico de detectar la antimateria del Universo se basa en una
consecuencia de la aniquilación de sus positrones con los electrones de la
materia: la producción de rayos gamma característicos, con una energía de 511
kiloelectronvoltios, un valor 250.000 veces superior al de la energía de la luz
visible normal. Por ello, la detección de esos rayos gamma equivale a la de la
antimateria correspondiente. Y, al respecto, existen algunas novedades
interesantes.
ANTIMATERIA
PRÓXIMA. En abril del año 1991 se puso en órbita el Observatorio de
Rayos Gamma Compton, uno de cuyos instrumentos es el OSSE (Oriented
Scintillation Spectrometer Experiment), sensible a los rayos gamma de 511 keV,
10 veces más sensible a ellos que los instrumentos anteriormente existentes. Ya
en los años 70 se habían hecho observaciones relativas a la posible presencia
de una radiación gamma de esas características en el centro de nuestra propia
galaxia, cercana a un agujero negro allí existente conocido como El Gran
Aniquilador. El año pasado, precisamente con el OSSE, finalmente se pudo
detectar una gran cantidad, desconocida e inesperada, de radiación gamma de 511
keV, en forma de verdaderas "nubes de antimateria", situadas en el
centro de nuestra Galaxia, a 3000 años-luz de distancia. Su origen es tema de discusión
entre los expertos, barajándose diversas posibilidades: explosiones simultáneas
de múltiples estrellas; material expulsado de alguno de los diversos agujeros
negros situados en la parte central de la Galaxia; el comienzo de dos estrellas
de neutrones, u otra cualesquiera alternativa.
Es
evidente que la antimateria sigue encerrando incógnitas tremendamente
apasionantes. De ahí el gran interés de un gran esfuerzo internacional que se
pretende concretar con la puesta en órbita de un nuevo y más potente detector
de antimateria. Se trata del proyecto AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), que
será 100.000 veces más sensible a la antimateria que las tecnologías actuales.
El detector se situará en la Estación Espacial Internacional, previsiblemente
operativa en el año 2001. Por primera vez el hombre podrá investigar la
antimateria en el Universo a distancias por ahora insospechadas. Y posiblemente
seamos capaces de encontrar explicaciones a la, por ahora, misteriosa escasez
de antimateria en el Universo. En química
y física, la antimateria es la contraparte de la materia. Su existencia
confirma la teoría científica de la simetría universal que dice que cada
elemento del universo tiene su contraparte. La antimateria está compuesta de
antipartículas, opuestas de las partículas que constituyen la materia normal.
Un átomo de antihidrógeno, por ejemplo, está compuesto de un antiprotón de
carga negativa orbitado por un positrón de carga positiva. Si una pareja
partícula/antipartícula entra en contacto entre sí, se aniquilan y producen un
estallido de energía, que puede manifestarse en forma de otras partículas,
antipartículas o radiación electromagnética. En 1995 se consiguió producir
átomos de antihidrógeno, así como núcleos de antideuterio, creados a partir de
un antiprotón y un antineutrón, pero no se ha logrado crear antimateria de
mayor complejidad.
La antimateria se crea en el universo allí donde haya colisiones entre partículas de alta energía, como en el centro de una galaxia, pero aún no se ha detectado ningún tipo de antimateria como residuo del Big Bang (cosa que sí se ha logrado con la materia). La desigual distribución entre la materia y la antimateria en el universo ha sido, durante mucho tiempo, un misterio. La solución más probable reside en cierta asimetría en las propiedades de los mesones-B y sus antipartículas, los anti-mesones-B.[1]
Los positrones y los antiprotones se pueden almacenar en un dispositivo denominado "trampa", que usa una combinación de campos magnéticos y eléctricos para retener las partículas cerca del centro de un vacío. Para la creación de trampas que retengan átomos completos de antihidrógeno hace falta emplear campos magnéticos muy intensos, así como temperaturas muy bajas; las primeras de estas trampas fueron desarrollados por los proyectos ATRAP y ATHENA.
El símbolo que se usa para describir una antipartícula es el mismo símbolo para su contrapartida normal, pero con un sobre rayado. Por ejemplo, un antiprotón se denota.
La antimateria se crea en el universo allí donde haya colisiones entre partículas de alta energía, como en el centro de una galaxia, pero aún no se ha detectado ningún tipo de antimateria como residuo del Big Bang (cosa que sí se ha logrado con la materia). La desigual distribución entre la materia y la antimateria en el universo ha sido, durante mucho tiempo, un misterio. La solución más probable reside en cierta asimetría en las propiedades de los mesones-B y sus antipartículas, los anti-mesones-B.[1]
Los positrones y los antiprotones se pueden almacenar en un dispositivo denominado "trampa", que usa una combinación de campos magnéticos y eléctricos para retener las partículas cerca del centro de un vacío. Para la creación de trampas que retengan átomos completos de antihidrógeno hace falta emplear campos magnéticos muy intensos, así como temperaturas muy bajas; las primeras de estas trampas fueron desarrollados por los proyectos ATRAP y ATHENA.
El símbolo que se usa para describir una antipartícula es el mismo símbolo para su contrapartida normal, pero con un sobre rayado. Por ejemplo, un antiprotón se denota.
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