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¿Qué es la Antimateria?
Como su nombre indica, el concepto de antimateria hace referencia a una materia compuesta por anti átomos. Es decir, si los átomos están compuestos por electrones, protones y neutrones; los anti átomos están compuestos por antielectrones, antiprotones y el inexplicable antineutrón. Las partículas y las antipartículas son iguales, pero tienen cargas eléctricas opuestas. Esta peculiaridad, aunque pueda parecer pequeña, es fundamental.
El más leve contacto nuestro, con otro ser idéntico pero constituido por antiprotones y positrones, sería fatal. Si le estrecháramos la mano nos desintegraríamos provocando un descomunal estallido capaz de destruir una gran ciudad. Por suerte, la cantidad de antimateria que existe en el universo es ínfima respecto a la cantidad presente de materia, al menos en nuestro entorno cercano.
A la existencia de la antimateria, llegó Paul Dirac, mediante modelos matemáticos teóricos. Este es otro ejemplo de modelos matemáticos que predicen el futuro o en este caso predicen la existencia de un realidad desconocida hasta ese momento.
Dicho modelo anticipó de forma teórica, lo que años más tarde pudieron observar experimentalmente los científicos. Cada partícula de materia tendría su partícula de antimateria: antielectrón (electrón con carga positiva), antiprotón ( protón con carga negativa) ; pero qué carga tendría el antineutrón , partícula sin carga eléctrica.
Básicamente la diferencia es la carga eléctrica, son partículas iguales en masa, en apariencia y constitución, pero además de carga opuesta, las partículas de antimateria, tendrían movimientos de rotación, también opuestos a los de las partículas de materia. Las posiciones de los polos magnéticos, estarían al revés en las antipartículas; el polo sur magnéticos estaría en el norte.
¿Cuándo se descubrió la Antimateria?
La existencia de la antimateria fue predicha antes de que nadie la hubiera observado. Al inicio del siglo XX se enunciaron dos importantes teoría, la de la Relatividad de Einstein y la Teoría Cuántica de la materia de Schrödinger y Heisenberg. En 1929 el físico británico Paul Adrien Maurice Dirac aplicó ambas teoría a la realidad atómica y logró, mediante una ecuación, predecir el comportamiento de los electrones en el átomo. Este avance aportado por Dirac le valió el Premio Nobel en 1933.
El modelo matemático propuesto por Dirac, condujo a dos posibles soluciones. Una para describir el comportamiento de los electrones y otra que predice la existencia de electrones cargados positivamente , son los positrones. El positrón es la imagen especular del electrón , igual masa y con carga de signo opuesto. Durante su discurso, en la ceremonia del Premio Nóbel, Dirac llegó a predecir que existiesen estrellas hechas de antimateria en el universo.
En 1932, cuando el físico norteamericano Carl Anderson estaba investigando el comportamiento de los Rayos Cósmicos, descubrió por casualidad la antimateria. Observó y fotografió por primera en la “cámara de niebla” el positrón. El descubrimiento también le valió el Premio Nobel en 1936.
Los antiprotones fueron descubiertos mediante el satélite Pamela (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics), lanzado en 2006. Este satélite tenía la misión de estudiar las partículas de alta energía procedentes del Sol.
Más tarde el hombre desarrollaría la capacidad técnica de fabricar artificialmente el protón negativo, o antiprotón. Todo esto ha facilitado enormes inversiones y gastos en complejísimas infraestructuras científicas para seguir verificando el resto de la “anti realidad”
La Vida de la Antimateria
Demostrar la existencia de la antimateria no es sencillo. La vida de la antimateria, "la anti vida", continúa durante sólo una diezmillonésima de segundo. Persiste hasta que una partícula de antimateria se encuentra en su trayectoria la correspondiente de antimateria y se aniquilan.
Se ha confirmado experimentalmente, que cuando chocan la materia y la antimateria, se neutralizan y desparecen ambas. La materia que desaparece se convierte en energía en forma de radiación gamma. Este hecho confirma la teoría de la relatividad de Einstein que predijo la reversibilidad entre materia y energía.
¿Cómo podemos crear la Antimateria?
El positrón se produce espontáneamente en nuestro Universo, debido a lo cual fue la primera partícula de antimateria observada. Sólo hay que saber buscarla y hacerlo con los medios adecuados. Otra cosa muy diferentes es la frecuencia de encontrarse el antiprotón y el antineutrón.
Los antiprotones fueron producidos por primera vez en; el acelerador de partículas del Lawrence Berkeley National Laboratory ;por Emilio Gino Segré y Owen Chamberlain en 1955 , físicos de la Universidad de California en Berkeley. El proceso consistió en bombardear una lámina de cobre con protones de alta energía. Por este descubrimiento, Segré y Owen se les concedió el Premio Nobel en 1959.
El Hombres ha creado máquinas para producir antimateria, detectarlas y fotografiarlas. En Centro Europeo de Investigación Nuclear ( CERN), ubicado en Zurich se encuentra el acelerador de partículas más grande del mundo, es el denominado Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC ). En este acelerador de partículas, con una circunferencia de 26.6 km de circunferencia, se consigue producir antimateria. Los protones, una vez acelerados al 99.99 % de la velocidad de la luz, se hacen chocar entre si o contra una lámina metálica. Después del choque, la enorme energía cinética de estas partículas se convierte parcialmente en antipartículas y rayos gamma según la ecuación de Einstein, E = mc2.
Proyecto ALPHA
En el CERN se está desarrollando el proyecto ALPHA, cuyo objetivo es producir tomos de anti hidrógeno. El acelerador puede generar unos 50 millones de antiprotones cada minuto. Estos antiprotones, en presencia de positrones, después de reducirles bruscamente su velocidad, se transforman en la molécula de anti hidrógeno. Los positrones se obtienen de un tipo especial de sodio radiactivo.
De momento la producción de antimateria es extremadamente caro, se estima que la producción de un nano gramo 10-9 g (ng) anti hidrógeno cuesta más de 200 millones de euros.
Los Riesgos del CERN
En el Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglé Large Hadron Collider, LHC ) se está acelerando partículas hasta velocidades casi la de la luz, logrando que estas partículas subatómicas alcancen contenidos energéticos por unidad de masa inimaginables antes de la construcción del LHC del CERN.
La pregunta que se hacen muchos científicos es si el sistema es fiable y seguro como para garantizar el aislamiento de las partículas de antimateria generadas. La posibilidad real de generar matera extraña estable ocasionaría un grave problema. Algunas hipótesis también plantean la posibilidad de que las colisiones del LHC generen micro agujeros negros. Cualquiera de estas dos posibilidades provocaría una reacción en cadena que indudablemente tendría consecuencias irreparables. No sabemos, o no queremos saber, lo que pasaría en el caso de que estos fenómenos tuvieran lugar en el mayor acelerador de partículas que jamás hemos construidos, el CERN
¿Aplicaciones de la antimateria?
Los mayores retos para lograr aplicaciones prácticas de la antimateria están relacionados con lograr el almacenamiento estable y seguro de la antimateria. Sabemos producir antimateria, pero lamentablemente todavía no sabemos cómo almacenar y transportar de manera eficaz. No disponemos de la tecnología necesaria, estas son las mayores barreras tecnológicas que nos impiden iniciar el desarrollo de algunas aplicaciones prácticas de la antimateria. Se ha conseguido mantener confinada la antimateria durante algún tiempo en trampas magnéticas, como la cámara de Penning
Producción de energía
El proceso de aniquilación de materia y antimateria genera una brutal cantidad de energía. Es un proceso mucho más energético que los nucleares de fusión y fisión. Con tan sólo 0,5 gramos de antimateria se produciría la energía equivalente a una bomba nuclear de 20 kilotones, equivalentes a de una bomba nuclear como la que destruyó Hiroshima. Este proceso produce energía sin dejar residuos, es por lo tanto una proceso limpio.
Todos hemos visto aplicaciones energéticas de la antimateria en películas y series de ciencia ficción. Por ejemplo, en la serie de Star Trek se utiliza la antimateria para propulsar la nave Enterprise. Con tan sólo 10 miligramos de antimateria se puede propulsar una nave hasta Marte.
La novela de Dan Brown de Ángeles y Demonios describe el uso de la antimateria para crear una bomba de enorme poder destructivo.
Aplicaciones Médicas
La principal aplicación de la antimateria es la Tomografía por Emisiones Positrones (PET, Positron Emission Tomography). Los rayos gamma producidos durante la aniquilación de antimateria sirven para localizar tejidos tumorales en el cuerpo.
También se están investigando su uso en terapias contra el cáncer. El objetivo es la destrucción de tejidos cancerosos mediante antiprotones.
Un paso más..... La anti masa ¿La antimateria se cae hacia arriba o abajo?
Todavía no conocemos cómo se comportan las antipartículas en el campo gravitatorio. Es preciso conocer si las antipartículas se mueven en sentido inverso a las partículas en un campo gravitatorio. Los científicos están esperando los resultados experimentales para echar por tierra o no, aspectos claves de la teoría de la relatividad o la de la gravitación.
¿La atracción gravitatoria se debe a la presencia de materia o a la masa?
La materia es masa con cargas eléctricas endógenas; es decir la materia y la antimateria se diferencia en la carga eléctrica, pero no en su masa. Si la gravedad radicara en la masa y no en la materia, como establece la teoría gravitacional y de la relatividad, se podría llegar a deducir que no existe la fuerza de la gravedad según el concepto actual de la física.
¿Existe la anti masa? ¿Existe la fuerza gravitatoria repulsiva?
La antimateria en el Cosmos: la Simetría Bariónica.
Se denomina asimetría bariónica, a que la cantidad de antimateria en el cosmos es muy inferior a la de materia. Este hecho es uno de los grandes problemas sin resolver por la física. Según la teoría del Big Bang, se creó la misma cantidad de materia que de antimateria, pero la realidad sólo vemos materia a nuestro alrededor. ¿Dónde está la antimateria original?
Pero como el Big Bang es una teoría, también podríamos cuestionar asimetría bariónica, ¿no?
Existen varias explicaciones a este misterio.
Una simple, es suponer que hay grandes cantidades de antimateria más allá de los límites del universo conocido en la actualidad. Entonces, cómo explicaríamos la heterogeneidad del Universo; cómo está separada la materia y la antimateria.
Otra explicación, se habría producido una rotura de la simetría y se creó más materia que antimateria. Lo que hoy vemos, sería la materia "que sobró".
Otros científicos, aseguran que la antimateria original está todavía en el Universo, pero no la podemos detectar. Por lo tanto podría haber galaxias de antimateria. Como vemos hay explicaciones teóricas para todo.....
¿Dónde hemos detectado la presencia de antimateria?
Parecen existir “pequeñas” acumulaciones de antimateria dentro del universo observable.
El Observatorio espacial europeo ha confirmado la existencia de una pequeña acumulación de antimateria cerca del centro de nuestra galaxia. Por la emisión de radiación gamma, podría ser una posible nube de antimateria. No obstante, la cantidad y proporción antimateria/materia es anormalmente baja y se sospecha que la antimateria detectada se ha creado mediante un proceso reciente y a partir de la materia.
También, investigadores del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey, ha detectado positrones en las llamaradas solares. Como ya hemos indicado, la antimateria se produce por las interacciones nucleares entre partículas cargadas eléctricamente y aceleradas por las erupciones del Sol. Es decir el CERN es una micro planta piloto solar.
Comentarios recientes
25.11 | 00:55
Jorge gracias, esa es la idea de este blog, compartir datos históricos y otros divertidos, siempre con la idea de cultura
16.11 | 05:32
Verdaderamente ilustrativo, gracias por compartir estas enseñanzas.
28.10 | 14:04
Leí hace años de una mujer a la que le habian desaparecido varios empastes y tenia esos dientes sanos.
Además, existen una serie de fotografias, de logos en vehículos, que atestiguan la veracidad.
23.10 | 15:49
Los Griegos ganaton a los Atlantes-Iberos.
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