¿Crear antimateria en laboratorio? Es posible. Y ahora existe un modelo para intentar reconstruir condiciones similares a las que se encuentran en la naturaleza, de una forma más económica que las conocidas. El equipo del laboratorio Helmholtz-Zentrum, en Dresde (Alemania), está trabajando en ello. Las tecnologías se explicaron en detalle en un artículo publicado a principios de verano en la revista especializada ‘Communications Physics’.
El método utilizado por los investigadores consiste en el uso de láseres opuestos en una configuración que han definido como ‘tenaza láser’. En medio de la trayectoria de los dos rayos se encuentra una pequeña pieza de plástico. Cuando los láseres destruyen el plástico, escribe ‘Popular Mechanics‘, se envían nubes de electrones entre sí. Las partículas generadas por esta violenta colisión incluyen electrones (materia) y positrones (antimateria). Y los positrones están separados.
Al apretar las partículas entre dos láseres, los científicos llevan a cabo un trabajo que de alguna manera se acerca al fenómeno por el cual la gravedad y la materia se concentran en una estrella de neutrones. Y similar a cómo una celda de yunque de diamante, una máquina usada por los físicos, puede comprimir una cantidad extremadamente pequeña de materia. Por ahora, el modelo existe solo en simulaciones informáticas. El siguiente paso será construir un equipo real.
¿Qué es la antimateria?
La física cuántica, a principios del siglo XX, nos dijo que la materia que vemos no es la única posible. Hay otra de signo contrario. La primera serie de hipótesis sobre la existencia de la antimateria es de 1928, de la mano del físico Paul Dirac. Él dedujo la existencia de la antipartícula del electrón, dotada de carga positiva. Buscaba una solución de la versión relativista de la ecuación de Schrödinger y la llamó ‘ecuación de Dirac’. En particular, su intención era dar una descripción del electrón acorde con la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein.
Dirac elaboró ??así la teoría del mar de partículas que ocupan todos los estados de energía negativa, para dejar libres solo aquellos con energía positiva. La existencia de un tipo de materia nuevo fue confirmada experimentalmente en 1932 por Carl David Anderson. En 1955, se descubrió el antiprotón; al año siguiente, el antineutrón. En 1965, se creó en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) el antideuterio, un átomo formado por un antineutrón, un antiprotón y un positrón. Y desde entonces se produjeron muchos otros tipos de antipartículas.
Sin embargo, la antimateria generada en laboratorio es de corta duración y no se puede almacenar durante un tiempo útil. Tan pronto como entra en contacto con su contraparte, la materia, ambas se aniquilan. Es decir, desaparecen y producen en su lugar dos fotones extremadamente energéticos, los rayos gamma, con una eficiencia del cien por cien. Esto sucede en cada momento en que la antimateria proveniente de los rayos cósmicos choca con las moléculas de la atmósfera terrestre.
Porque el universo no está lleno de antimateria
Las estrellas de neutrones, las que están al borde de la muerte, son una de las fuentes de antimateria más estables que conocemos. Por su increíble gravedad, los protones y neutrones del núcleo están muy condensados. Según la NASA, «la materia es tan compacta que una cantidad de material del tamaño de un terrón de azúcar tendría aproximadamente el mismo peso que el Monte Everest”.
Siguiendo la teoría del Big Bang, si en el universo inicial la materia y la antimateria hubieran estado presentes en proporciones iguales, habrían tenido que dar lugar a un proceso de aniquilación inmediato. El universo habría desaparecido nada más nacer. Por tanto, se cree que un ligero desequilibrio a favor de la materia permitió que esta última no fuera eliminada por completo. Y se produjo la formación del universo en el que vivimos.
La teoría del Big Bang, sin embargo, a pesar de ser la más acreditada, no es la única. En el mundo científico también se considera posible otra hipótesis: la teoría de la gravedad inversa. Según esta, la cantidad de materia y antimateria producida en el origen del universo habría estado equilibrada. Sin embargo, las dos se habrían separado debido a una ‘repulsión gravitacional’.
Entonces, la antimateria simplemente estaría confinada a una porción del universo separada del nuestro e inaccesible. Esto, además del misterio de la ausencia de antimateria en nuestra zona de universo, también explicaría la expansión acelerada del cosmos sin tener que recurrir a la energía, ni a la materia oscura.
Aplicaciones de la antimateria
La antimateria ya tiene aplicaciones prácticas. Por ejemplo, en tomografía por emisión de positrones (PET). Una herramienta de diagnóstico médico que utiliza la emisión de positrones junto con una sustancia metabólicamente activa. Sin embargo, las mayores esperanzas proceden de las aplicaciones en el campo de la energía.
Si una parte de la antimateria se aniquila en contacto con la materia, toda la masa de las partículas y antipartículas eliminadas se convierte en energía. La reacción de 1 kilogramo de antimateria con 1 kilogramo de materia produce aproximadamente cuatro mil millones de veces la energía que se obtiene al quemar 1 kilogramo de petróleo. Y cerca de 70 veces la energía producida por la fusión nuclear de un kilogramo de hidrógeno en helio.
La energía obtenible de la reacción de unos pocos gramos de antimateria con la misma cantidad de materia sería suficiente para llevar una pequeña nave espacial a la Luna. Sin embargo, generar un solo átomo de antimateria es un gasto inmenso. En la actualidad, se necesitan aceleradores de partículas y enormes cantidades de energía, mucho mayores que las producidas. La cifra para producir diez miligramos de positrones se ha estimado en 250 millones de dólares (223 millones de euros).
Si fuera posible producir y almacenar con facilidad la antimateria, su uso también podría extenderse a la eliminación de desechos. Incluidos los nucleares. Es decir, haríamos desaparecer los residuos aniquilándolos con ‘anti-residuos’. Sin embargo, a menos que se descubran fuentes naturales de antimateria, su posible explotación sigue siendo una utopía. Por ahora, ya que también lo eran las máquinas voladoras hasta hace poco más de un siglo. Quién sabe si no veremos un motor de antimateria en 30 o 40 años.
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