Cuando la Materia se Mira al Espejo

Seguramente muchos de vosotros halláis leído Ángeles y Demonios, o visto la película o, como poco, habréis oído hablar de la famosa bomba de antimateria que se menciona en él. ¿Es producto de la fantasiosa mente de Dan Brown, o es algo que realmente existe?

En efecto, la antimateria no es el fruto de una noche en vela de algún autor de bestsellers sino que se trata de algo verídico. Dicho de manera rápida, al igual que la materia está compuesta de partículas como son los protones, neutrones y electrones, la antimateria está compuesta por antipartículas. ¿Pero que son las antipartículas? Para entenderlo lo mejor es empezar por el principio.

En 1928, en un intento por encontrar una descripción del electrón según la mecánica cuántica relativista, es decir, la unión matemática de la teoría de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica, Paul Dirac obtuvo la ahora denominada ecuación de Dirac que nos da una descripción del comportamiento de ciertas partículas como pueden ser los electrones. Sin embargo, la solución que obtuvo era igualmente válida para una partícula de carga positiva como para una de carga negativa. Suponiendo que las ecuaciones eran correctas, debía existir una partícula con las mismas características del electrón excepto con carga de signo contrario.

Solo 4 años más tarde, en 1932, Carl D. Anderson descubrió por primera vez en el laboratorio la existencia de los supuestos antielectrones, también denominados positrones. Años más tarde también se ha comprobado la existencia de los antiprotones y los antineutrones.  Entonces, si tienen las misma propiedades que las partículas que todos conocemos excepto la carga, ¿porqué han tardado tanto en ser detectadas?

Antes de contestar, cabe destacar una curiosa propiedad de las antipartículas y es que, cuando se encuentran con sus homólogas del otro lado del espejo, se aniquilan entre ellas dando como subproducto energía en forma de fotones (y en algunos casos más parejas de partícula-antipartícula).  Ahora que conocemos esta característica, remontémonos al inicio de todo, el Big Bang.

Se cree que Big Bang comenzó como una fluctuación en la espuma cuántica, lo que se traduce en un punto con una densidad de energía infinita que dio paso al universo que conocemos. Como ya mencioné en el artículo anterior, la energía y la materia están relacionadas por la ecuación E=mc2. La consecuencia de esto es que parte de esa energía comenzó a transformarse en materia, es decir, en partículas. Sin embargo, dada la tendencia del universo a la neutralidad, se cree que se tuvieron que crear el mismo número de antipartículas. ¿Entonces, porque no hubo una aniquilación mutua entre ambos grupos?

Hoy en día la explicación que se maneja es que esta última afirmación no es del todo cierta, es decir, que hubo una pequeña asimetría de carácter desconocido que provocó que se creara un número ligeramente superior de partículas que de antipartículas.  La materia que hoy vemos es la superviviente de aquella batalla que tuvo lugar. Aunque es menos conocida, otra de las opciones es que la antimateria interactúa de forma diferente con la materia oscura, lo que ha acabado conduciendo a la situación actual. El hecho de que comparta las propiedades con la materia hace que sea tremendamente difícil de detectar por medio de telescopios o antenas, lo que nos impide corroborar estas hipótesis.

Sin embargo, no podríamos hablar de antimateria si solo se hubieran observado antipartículas aisladas. En la actualidad, las colisiones que se dan en el interior de los aceleradores de partículas suelen crear parejas de partícula antipartícula. Por desgracia, dado el carácter suicida de éstas últimas, suele ser extremadamente difícil trabajar con ellas. Aún con todo, esto no impidió a científicos del CERN crear en 1995 el primer átomo de antihidrógeno, o lo que es lo mismo, la asociación de un positrón y un antiprotón.

Aunque, teóricamente, las antipartículas se deberían comportar exactamente igual que sus homólogas, se desconoce todavía como actuán bajo el efecto de un campo gravitatorio debido a la dificultad que supone realizar una comprobación en el laboratorio. En el caso de que  la antimateria se moviera en sentido contrario a la antimateria bajo el efecto de la gravedad, lo que supondría la violación y por lo tanto invalidación del principio de equivalencia, podría llevar a los científicos a plantearse conceptos como la antigravedad.

 

 

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~ por Kleiser en 11 abril, 2010.

3 comentarios to “Cuando la Materia se Mira al Espejo”

  1. Otra cosa mas que aprendo, gracias. me gusta lo q haces aqui y pasare de vez en cuando a leer un poquito.

  2. Y faltaría decir “Y eso demostraría la existencia de una relación entre la carga y la atracción gravitatoria”. ¿Sería un buen camino hacia la unificación de las fuerzas del universo?

    • En realidad ya se ha postulado una particula que seria la causante de la atraccion gravitatoria que, sorpresa, se llama Graviton (nose si ha demostrado experimentalmente su existencia). Supongo que ahora el reto esta en manos de los fisicos de particulas en encontrar una relación entre ellas, y ahi es donde entraria en juego la teoria de cuerdas.

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