Antimateria: El elemento más raro y costoso del mundo

antimateria

La “Antimateria” suena como a un elemento salido de un relato de ciencia ficción, pero ciertamente es algo real, a pesar de lo difícil que puede ser de encontrar en nuestro mundo.

La antimateria es un tema de discusión increíblemente polémico para los investigadores del cosmos, particularmente para los especialistas en física de partículas, que actualmente no cuentan con la tecnología necesaria para desvelar por completo el misterio de la antimateria y sus propiedades.

Por otra parte, el origen y las propiedades químicas y físicas de los átomos conformados por partículas de antimateria siguen siendo un misterio para la ciencia moderna. Hay algunas teorías sobre la mesa, pero ninguna ha podido ser comprobada (pero eso te lo explico más adelante).


Si te interesa la formación de la materia durante la creación del universo, entonces no dejes de leer nuestro interesante artículo sobre las diferentes teorías sobre el origen del universo. 


En relación a esto, hoy en día existen múltiples teorías que buscan explicar el origen y propiedades de las partículas de antimateria, así como entender el papel que estos elementos juegan en la mecánica cósmica.

Son muchas las preguntas que surgen a raíz de éste tema:

¿De dónde surge la antimateria?

¿Existen galaxias enteras de antimateria?

¿A dónde se fue toda la antimateria luego del Big Bang?

¿Qué pasa si una antipartícula entra en contacto con una partícula de materia ordinaria?

¿Cuánto cuesta fabricar nuestra propia antimateria?

Definitivamente estamos frente a un tema sumamente interesante, y en éste artículo vamos a explicar los aspectos más relevantes relacionados con el increíble misterio de la antimateria en el universo.

¿Listo? No dejes de leer hasta el final…

CONTENIDO DEL ARTÍCULO

    ¿Qué es la antimateria?

    Sin duda el punto de partida para explicar a fondo este tema, consiste en entender de una buena vez qué es la antimateria y de dónde ha surgido.

    No, la antimateria no es una extraña sustancia que va a surgir del guantelete de Thanos para acabar con la mitad de la vida. De hecho, las partículas de antimateria son muy comunes en el universo (no tanto como la materia, pero casi). 

    Por ejemplo, nuestro planeta es bombardeado constantemente por lluvias cósmicas de antipartículas. Es cierto que no podemos verlas ni sentirlas, pero ahí están.

    En términos generales, la antimateria corresponde a los átomos de materia que están compuestos por algo llamado “antipartículas”, que son elementos subatómicos exactamente iguales a la materia pero con carga inversa, como una partícula espejo.

    Es decir, un antiprotón se comporta exactamente igual que un protón dentro de un átomo, pero este tiene carga negativa en lugar de positiva. De esta misma forma, los antielectrones (o positrones) son electrones con carga positiva.

    Por lo tanto, la interacción entre un antiprotón y un antielectrón dan paso a la formación de una antipartícula de antihidrógeno.

    La pregunta que surge entonces sería: ¿Existen “anti-universos” formados por átomos de antihidrógeno, así como nuestro universo fue formado a partir de hidrógeno?

    Esto ya parece una pregunta para otra publicación, por lo pronto, continuamos.

    De esta misma manera, las interacciones más complejas entre las antipartículas, pueden dar paso a elementos químicos iguales a los conocidos por el hombre pero con propiedades magnéticas inversas (anti-carbono, anti-litio, etc).

    El origen de la antimateria

    A pesar de que su origen cósmico es tan misterioso como el mismo Big Bang, si podemos hablarte un poco de cómo descubrimos la existencia de las antipartículas en nuestro mundo.

    Las primeras consideraciones sobre lo que posteriormente se llamarían antipartículas, surgieron de las propuestas de Paul Dirac, en la década de 1920. 

    Dirac creía que era posible la existencia de partículas subatómicas con carga inversa pero con la misma masa y propiedades que las de la materia conocida y, por lo tanto, éstas serían capaces de formar átomos compuestos con propiedades similares pero carga electromagnética inversa a las de materia.

    Tan solo 4 años después de plantear su teoría: la Ecuación de Dirac, Carl Anderson logró descubrió el primer electrón con carga inversa, al que bautizó positrón. Dos décadas después, Owen Chamberlain descubriría el antiprotón y antineutrón.

    Desde ese momento, se han realizado múltiples experimentos que buscan detectar, aislar y hasta crear nuestras propias partículas de antimateria, comenzando por el elemento base: el antihidrógeno.

    Ya en el año 1995, La Organización Europea para la Investigación Nuclear logró la sintetización en laboratorios de los primeros átomos de antihidrógeno. Tristemente, los átomos sobrevivieron poco menos de la décima parte de un segundo.

    Para el momento, el colisionador de hadrones en suiza continúa experimentos para lograr estabilizar la preservación de los átomos de antimateria.

    ¿Qué sucede con la materia y la antimateria en el universo?

    A pesar de que aún sabemos muy poco sobre las propiedades de la antimateria, si se han podido observar las reacciones químicas resultantes de la interacción de las antipartículas y las partículas de materia.

    Básicamente, cuando una antipartícula, como un positrón entra en contacto con su inverso en la materia, un electrón, estos colisionan de inmediato y se fulminan mutuamente.

    El resultado de la colisión entre materia y antimateria es la liberación de una extraordinaria cantidad de energía expresada en forma de radiación gamma.

    Es como si la materia y la antimateria fueran “exactos opuestos” que no pueden convivir  en el mismo plano de espacio-tiempo.

    La cantidad de energía generada a partir de la colisión de la antimateria es tan grande que algunos campos científicos especulan sobre las aplicaciones de energía limpia que podrían surgir a partir de la manipulación de la antimateria.

    Precio antimateria: ¿Cuánto cuesta la antimateria?

    Suena algo extraño, pero como cualquier otra sustancia en el mundo, la antimateria tiene un precio. De hecho, es un precio muy alto, ya que los equipos necesarios para fabricarla y conservarla son sumamente sofisticados.

    De hecho, el paso más tedioso actualmente corresponde a la conservación de antimateria, ya que esta se anula inmediatamente al entrar en contacto con una partícula idéntica de materia.

    Actualmente, el CERN ha logrado alargar la vida de los átomos de antihidrógeno a unos 16 minutos usando campos de aislamiento electromagnéticos. Pero, como te podrás imaginar, esto no es nada económico.

    Por todos estos motivos, a antimateria es, además, la sustancia conocida más cara del mundo (aunque no es que puedas conseguirla en la farmacia).

    Se cree que con las técnicas de producción actuales en el mercado, el precio de la antimateria sería de unos 61.200 millones de dólares por cada miligramo.

    ¿Para qué sirve la antimateria?

    Viajes interestelares

    Si dejamos un momento de lado la consideración realista sobre la suma abrumadora de dinero que cuesta fabricar cantidades mínimas de antimateria, además de todas las complicaciones surgidas del proceso de “creación”, podemos especular un poco sobre las aplicaciones prácticas que la antimateria podría aportar a la vida diaria.

    Como te lo he mencionado anteriormente, la energía generada por la explosión de rayos gamma que produce la anulación entre partículas de materia y antimateria es tan grande que podría superar por un factor de diez mil millones la capacidad de cualquier otra fuente de energía conocida por el hombre.

    De hecho, las estimaciones actuales piensan que un pequeño frasco de antiprotones podría contener energía potencial suficiente como para llevarnos a Marte en apenas unos minutos. Mucho menos que los 10 meses que tardan nuestros actuales cohetes por combustión fósil.

    Bomba de antimateria

    ¿Recuerdas las bomba de antimateria que buscaba destruir el Vaticano en la película Ángeles y Demonios? Bueno, no es que sea imposible, pero la verdad esto resultaría absurdamente poco práctico en la actualidad, o al menos demasiado costoso.

    Pero, en teoría, un par de partículas de antimateria serían capaces de generar una onda de choque cientos de veces más potentes que la bomba nuclear de Hiroshima y con un residuo radiactivo mucho más devastador, ya que la energía potencial de la masa de la antimateria, al chocar con partículas de materia se expresa en explosiones de rayos gamma (que son altamente radioactivos) 

    De hecho, la cuenta sacada con la fórmula de relatividad E=m.c², nos indica que la colisión de medio miligramo de antimateria más medio miligramo de materia ordinaria, originaría una explosión de unos 22 kilotones, 4 veces más poderosa que la Bomba del Zar, el dispositivo explosivo más devastador construido por el hombre (por cierto, esta bomba pesaba casi 30.000 kilos)  

    Aplicaciones médicas de la antimateria

    Por el momento se cree que el uso de antiprotones es hasta 4 veces más efectivo que el uso de protones de materia en el proceso de descomposición de las células cancerígenas dentro del cuerpo.

    Además, hoy en día, se utilizan electrones positivos (positrones) en estudios tomográficos de alta calidad, ya que estos son capaces de detectar procesos metabólicos dentro del cuerpo con gran exactitud.

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