La antimateria es una fuerza poderosa que parece -y es- cosa de ciencia ficción. En el libro y la película Ángeles y Demonios, el profesor Langdon trata de salvar a la Ciudad del Vaticano de una bomba de antimateria. La nave estelar Enterprise de Star Trek utiliza la propulsión de aniquilación de materia-antimateria para viajar más rápido que la velocidad de la luz. Pero, ¿qué es la antimateria exactamente? ¿Se le podrían dar los usos que la ciencia ficción le augura? En este artículo te lo contamos
¿Qué es la antimateria y cuándo se descubrió?
Explicado en términos sencillos que los legos en física cuántica podamos entender qué es la antimateria, podríamos resumirlo en que es lo opuesto a la materia normal. En concreto, las partículas subatómicas de antimateria tienen propiedades opuestas a las de la materia normal, y la carga eléctrica de esas partículas se invierte. La antimateria se creó junto con la materia tras el Big Bang, pero la antimateria es más difícil de encontrar en el universo actual (y los científicos no están seguros de por qué).
En 1930 Paul Dirac formuló una teoría cuántica para el movimiento de los electrones en los campos eléctricos y magnéticos (la primera teoría que incluyó correctamente la teoría de la relatividad especial de Einstein en este contexto). Esta teoría llevó a una sorprendente predicción: las ecuaciones que describían el electrón también describían, y de hecho requerían, la existencia de otro tipo de partículas con exactamente la misma masa que el electrón pero con carga eléctrica positiva en lugar de negativa. Esta partícula, llamada positrón, es la antipartícula del electrón y fue el primer ejemplo de antimateria.
La predicción de Dirac se aplica no sólo al electrón, sino a todos los constituyentes fundamentales de la materia (partículas). Cada tipo de partícula debe tener un tipo de antipartícula correspondiente. La masa de cualquier antipartícula es idéntica a la de la partícula. El resto de sus propiedades también están estrechamente relacionadas, pero con los signos de todas las cargas invertidas. Por ejemplo, un protón tiene una carga eléctrica positiva, pero un antiprotón tiene una carga eléctrica negativa. La existencia de parejas de antimateria para todas las partículas de materia es ahora un fenómeno bien verificado, con ambas parejas para cientos de tales parejas observadas.
Curiosidades sobre la antimateria
No deberíamos existir por culpa de la antimateria
Según la teoría, el big bang debería haber creado materia y antimateria en cantidades iguales. Cuando ambas se encuentran, se aniquilan, dejando nada más que energía tras de sí. Así que, en principio, ninguno de nosotros debería existir…
…Pero lo hacemos. Y, hasta donde los físicos pueden decir, es sólo porque, al final, había una partícula de materia extra por cada mil millones de pares de materia-antimateria. Los físicos están trabajando duro tratando de explicar esta asimetría.
Está más cerca de lo que crees
Aunque al pensar en qué es la antimateria nos parezca que es cosa del espacio, lo cierto es que también está presente en la tierra en pequeña cantidades. La antimateria «llueve» constantemente sobre nuestro planeta en forma de rayos cósmicos, partículas energéticas del espacio. Estas partículas de antimateria llegan a nuestra atmósfera a una velocidad que va desde menos de uno por metro cuadrado hasta más de 100 por metro cuadrado. Los científicos también han comprobado que se produce antimateria por encima de las tormentas eléctricas.
Pero, además, hay otras fuentes que están todavía más cerca. Por ejemplo, los plátanos producen antimateria, liberando un positrón -el equivalente en antimateria de un electrón- aproximadamente cada 75 minutos. Esto ocurre porque los plátanos contienen una pequeña cantidad de potasio-40, un isótopo natural de potasio. A medida que el potasio-40 se descompone, ocasionalmente expulsa un positrón en el proceso.
Se puede utilizar en la Medicina
La tomografía por emisión de positrones es una técnica que utiliza positrones para producir imágenes de alta resolución del cuerpo. Los isótopos radioactivos emisores de positrones (como los que se encuentran en los plátanos) se adhieren a sustancias químicas como la glucosa que el cuerpo utiliza de forma natural. Se inyectan en el torrente sanguíneo, donde se descomponen de forma natural, liberando positrones que se encuentran con los electrones del cuerpo y se aniquilan. Las aniquilaciones producen rayos gamma que se utilizan para construir imágenes.
El ser humano la puede crear… pero en minúsculas cantidades
Si toda la antimateria hecha por los humanos explotara de una sola vez, la energía producida no sería suficiente ni siquiera para hervir una taza de té. Todos los antiprotones creados en el acelerador de partículas Tevatron del Fermilab suman sólo 15 nanogramos; los que se han fabricado en el CERN, alrededor de 1 nanogramo; y en el DESY en Alemania, se han producido aproximadamente 2 nanogramos de positrones hasta la fecha.
Hay científicos estudiando su uso como combustible espacial
En los libros de ciencia ficción, es común ver cómo se utiliza la antimateria para producir energía, ya que, en teoría, una pequeña cantidad de la misma produciría una enorme cantidad de energía, lo cual la convierte en un combustible perfecto para los vehículos futuristas y espaciales de este tipo de sagas.
La curioso es que, sobre el papel, la propulsión de cohetes con este combustible tan especial y poderoso es hipotéticamente posible: de hecho, la principal limitación es reunir suficiente antimateria para que esto ocurra.
Actualmente no hay ninguna tecnología disponible para producir en masa o recolectar antimateria en el volumen necesario para esta aplicación. Sin embargo, un pequeño número de investigadores ha realizado estudios de simulación sobre la propulsión y el almacenamiento de la misma con el objetivo de averiguar si sería factible su utilización controlada llegado el caso de que pudiésemos producirla en mayores cantidades.
