Trabajo
de informática
Tema:
La Antimateria
Presentado
a: Licenciado Alfonso Berrio
Presentado
por: Andres Lubiam Guerrero Soleno
9° A
Contenido
Pg. 2 La
antimateria
Pg. 3 Donde se
encuentra la antimateria?
Pg. 5 Producción y costo de la antimateria
Pg. 6 Usos de la antimateria
Pg. 7 Antigravedad
Pg. 15 Donde
se encuentra la antimateria?
Pg. 16 Conclusión
Antimateria
La antimateria es una forma de materia menos frecuente está compuesta de
antipartículas, mientras que la materia común está compuesta de partículas. Por ejemplo, un antielectrón (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.
Notación
Las 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 ejemplo protón 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.
¿Dónde está la antimateria?
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 bario
génesis, 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 bario
génesis 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
. 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
Producción y costo de la
antimateria
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
Usos de la antimateria
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
Antigravedad
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.
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Mucha de la gente que se inicia en la astronomía,
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 más pequeños conocidos (sin tener en cuenta los quarks). La antimateria se compone del mismo modo, con algo llamado anti-átomos, que están formados por antielectrones (o también llamados positrones), antiprotones y el extraño antineutrón. Paul Adrien Maurice Dirac había deducido, fundándose en un análisis matemático de las propiedades inherentes a las particulas subatómicas, que cada partícula debería tener su 'antipartícula'. Así pues, debería haber un 'antielectrón' idéntico al electrón, salvo por su carga, que seria positiva, y no negativa, y un 'antiprotón' 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 antipartículas (antielectrones, antiprotones y antineutrones). La diferencia los electrones y protones de los antielectrones y los antiprotones y los antineutrones es básicamente la carga eléctrica, son idénticas en aspecto físico y en constitución, sus movimientos rotatorios se han invertido, el polo sur magnético, por decirlo así, esta arriba y no abajo, de esta manera su carga eléctrica es la opuesta de lo que debería de ser. Como vimos hasta ahora, el positrón es la contrapartida del electrón por su carga contraria, y el antiprotón es también '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 características de los positrones y los antiprotones. El antielectrón es tan estable como el electrón, de hecho es identico al electron en todos sus aspectos, excepto en su carga eléctrica. 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 niverso? 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). |
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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 parcia lista”.
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.
