Qué
es exactamente la antimateria? ¿Existe realmente?
La materia del Universo está
constituida por partículas elementales, y cada una de ellas tiene su
correspondiente "antipartícula". Las dos existen y son exactamente
iguales en todo, menos en su carga. Por ejemplo, la antipartícula
del electrón es el antielectrón o positrón. Ambas poseen las mismas
propiedades fundamentales (como la masa o el espín), pero el
electrón tiene carga negativa y el positrón positiva. Estas
antipartículas se generan en muy pocos procesos naturales, aunque en
laboratorios como el CERN se producen de forma rutinaria para los
experimentos.
El termino antimateria es un poco
vago: puede referirse a las antipartículas que acabo de mencionar o
a la "materia" compuesta hipotéticamente por estas antipartículas.
Así, por comparar con un átomo normal, un antiátomo estaría formado
por un núcleo de antineutrones y antiprotones (de carga negativa),
en torno al cual orbitarían los antielectrones o positrones (con
carga positiva). Con estos antiátomos se podría en principio formar
antimateria semejante a nuestra materia, parecido a lo que
representa una fotografía revelada respecto a su imagen en el
negativo de la película. Teóricamente podríamos tener una mesa o una
galaxia echas de antiátomos, aunque hoy en día no hay forma de
hacerlo realidad, porque las antipartículas al contacto con la
materia ordinaria se aniquilan generando energía
Si se destruyen
mutuamente, ¿por qué el universo está constituido de materia?
Esa es una de las cuestiones que la
comunidad científica trata de responder. ¿Por qué en los instantes
posteriores al Big-Bang no se aniquilaron todas las partículas con
sus correspondientes antipartículas, y se formó el universo de
materia? Hay muchos experimentos que tratan de arrojar luz sobre el
asunto. En los laboratorios de física de partículas, como el CERN,
se trabaja sobre ello.
¿Se fabrica entonces
antimateria en el CERN, como se indica en la película Ángeles y
Demonios?
No, en absoluto. En el CERN no se
fabrica antimateria como se muestra en la película, que al fin y al
cabo es todo ficción. Además lo de "fabricar" antimateria me suena
raro. Es como si estuviésemos hablando de fabricar latas de conserva
o de coches. No funciona exactamente así.
En el CERN, y en todos los
laboratorios de física de partículas, se producen antipartículas.
Las técnicas que se usan para estudiar las partículas elementales
producen casi tantas antipartículas como partículas, en parejas. El
objetivo de estos estudios es entender cuáles son los componentes
fundamentales de la materia, aquellas partículas que ya no se pueden
dividir en otras más pequeñas, además de profundizar en las leyes
que rigen sus interacciones. El conocimiento de estos procesos nos
ayudará a comprender mejor el Universo.
Algunos de los experimentos van
encaminados especialmente a producir antiátomos para entender mejor
las propiedades de la materia. Por ejemplo, el experimento PS210 del
CERN produjo los primeros átomos de antihidrógeno en 1995. En 2002
dos experimentos (ATHENA y ATRAP) consiguieron generar algunos miles
de átomos de antihidrógeno. Aunque esto pueda sonar a mucho,
realmente unos miles de átomos es muy poquito. Necesitarías
10.000.000.000.000.000 veces más para llenar un globo de cumpleaños
con antihidrógeno.
¿Utiliza las
antipartículas en su trabajo?
En mi caso trabajo en ATLAS, uno de
los cuatro experimentos principales del LHC o Gran Colisionador de
Hadrones, que volverá a funcionar el próximo otoño. Cuando
realizamos los análisis tenemos partículas y antipartículas, pero
éstas últimas son sólo herramientas que utilizamos para estudiar, no
el objeto de estudio en sí mismo.
¿Y es fácil producir
antimateria?
Producir antipartículas es
relativamente "fácil". De hecho ocurre habitualmente en la
naturaleza, en un tipo de desintegración radioactiva denominada
"desintegración beta". También se producen con los rayos cósmicos,
que son partículas de altas energías que llegan a la atmósfera y al
interaccionar con ella se producen cascadas de partículas.
Pero producir antiátomos es mucho muy
difícil, y almacenarlos todavía más. Generar estructuras más
complejas, como una mesa de antimateria, actualmente es imposible y
de momento no conocemos ninguna forma para poderlo hacer en el
futuro.
¿Por qué resulta tan
difícil almacenar la antimateria?
Cuando las antipartículas o los
antiátomos tocan la materia habitual se aniquilan emitiendo energía.
Por tanto, almacenar antimateria es muy difícil. Para resolverlo,
las antipartículas cargadas se almacenan utilizando "trampas
electromagnéticas".
Las antipartículas neutras y los
antiátomos son aun mucho más difíciles de almacenar, ya que es
imposible usar campos eléctricos y magnéticos constantes para
confinarlos, porque básicamente no les afectan. Se han planteado
ideas como el uso de "botellas magnéticas" (campos magnéticos "inhomogéneos"
que confinan las partículas) o "trampas ópticas", mediante el empleo
de láseres.
¿Y se podría conseguir
fácilmente una bomba de antimateria como la que aparece en la
película?
Es imposible fabricar una bomba de
antimateria. Es ciencia ficción y lo seguirá siendo durante muchos
siglos. Para producir un cuarto de gramo de antimateria, como el que
se señala en el libro, el CERN tendría que estar trabajando millones
de años.
Con la tecnología actual no es
posible producir esas cantidades de antimateria y almacenarla, y
tampoco es previsible ningún avance en la tecnología que haga
cambiar esta perspectiva en un futuro próximo. La gente debería
preocuparse por las armas nucleares y químicas. La antimateria no es
un problema a nivel bélico.
¿La antimateria tiene ya
algún uso comercial?
Las antipartículas se producen
rutinariamente en los escáneres PET (Positron Emission Tomography),
la tomografía por emisión de positrones (los antielectrones), que se
usa en diagnósticos médicos. Actualmente también se investiga la
posibilidad de utilizar antiprotones en terapias contra el cáncer.
¿Y posibles usos futuros
de la antimateria? ¿Podría ser la solución al problema energético,
utilizándola de combustible, como en la nave Enterprise de Star Trek?
Los usos futuros están por inventar,
y que yo sepa todavía no hay nada desarrollado. En cualquier caso,
no va a ser la solución al problema energético a corto plazo. Cuesta
mucha energía producir antipartículas y es muy difícil almacenarlas.
La energía que se libera cuando se aniquilan por entrar en contacto
con las partículas seria mucho menor que la invertida en todos los
procesos anteriores. Además, tampoco existen mecanismos eficientes
para poder utilizar esa energía liberada.