Química - Materia

NOTA: esta sección fue discontinuada, contiene artículos antiguos, permanece sólo por si alguien busca este tipo de información.

ANTIMATERIA

En busca de antimateria

16/08/ 2002

Científicos japoneses y estadounidenses intentaron detectar partículas de antimateria y otras procedentes del espacio gracias a un globo que se elevó sobre las llanuras canadienses. El experimento se repite cada verano desde 1993 y busca encontrar evidencias de la existencia de un dominio de la antimateria en nuestro propio Universo.

El programa se llama BESS (Balloon-borne Experiment with a Superconducting Spectrometer) y su más reciente misión se llevó a cabo el 7 de agosto. El vuelo del globo, iniciado en el Lynn Lake, en Manitoba, duró 22 horas. Una vez completado, fue recuperado en tierra, cerca de Fort McMurray, en Alberta.

El globo utilizado es el más grande de los que dispone la NASA, y es capaz de alcanzar una altitud media de 37 km con una carga útil bastante pesada. El experimento BESS pesó más de 2 toneladas.

Han participado en la misión Akira Yamamoto, de la High Energy Accelerator Research Organization (KEK), y John Mitchell, del Goddard Space Flight Center. Recuperados los instrumentos, su labor será ahora analizar los resultados.

Las partículas de antimateria son formas de materia con cargas eléctricas opuestas a las de las partículas ordinarias. Por ejemplo, un protón tiene una carga positiva, y el electrón carga negativa. En cambio, un positrón (o antielectrón) tiene carga positiva, y un antiprotón, negativa. Según la teoría más básica del Big Bang, la explosión que dio lugar al Universo, se habrían producido cantidades iguales de materia y antimateria. Sin embargo, los científicos detectan principalmente materia ordinaria.

El BESS contiene un instrumento que detecta varios tipos de rayos cósmicos, partículas atómicas que se mueven por el espacio a casi la velocidad de la luz. Algunas de estas partículas son antiprotones creados en colisiones entre la materia ordinaria en el espacio profundo. El BESS posee un imán superconductor capaz de generar un campo magnético muy poderoso, y unos detectores de partículas de alta resolución que permiten buscar la antimateria en el Universo.

La búsqueda es importante. Si se encontrasen formas sofisticadas de antimateria, como un núcleo de anti-helio, por ejemplo, podría implicar que existen galaxias de antimateria. El anti-helio es virtualmente imposible de crear por ningún proceso conocido, como una colisión de partículas normal, de manera que debería proceder de una fuente compuesta sólo de antimateria.

En todos los vuelos del BESS realizados desde 1993 hasta 2000, no se ha detectado anti-helio, mientras que sí se han detectado siete millones de núcleos de helio. Esto sugiere que nuestra Galaxia y las otras cercanas a la nuestra están hechas sólo de materia, y no de antimateria. Lo cual nos lleva a preguntarnos por qué la naturaleza no ha optado por el camino sencillo de un equilibrio entre ambos tipos.

Algunos teóricos, como el ruso Andrei Sakharov, han propuesto teorías para explicar la ausencia de antimateria. Bajo ciertas condiciones, se produciría un predominio de la materia sobre la antimateria. Algunas de estas condiciones se han demostrado en el laboratorio, pero otras aún no.

Como en años anteriores, la cosecha del BESS probablemente implicará la detección de algunos rayos cósmicos de antiprotones. La mayoría se crean en colisiones, pero podría ser que alguno tuviera un origen cósmico, como los agujeros negros que habrían aparecido en el comienzo del Universo.

Cada año, los científicos mejoran el instrumental del BESS, de manera que en cada oportunidad se aumenta el número de partículas detectadas. El próximo vuelo se llevará a cabo en diciembre de 2003/enero de 2004, desde la Antártida. Se espera realizar una misión de dos semanas de duración.

Atomos de antimateria

01/11/2002

Científicos del CERN, la organización europea para la investigación nuclear, han sondeado por primera vez las propiedades de átomos de antimateria, en un paso más hacia nuestra comprensión de las teorías que explican cómo opera el universo.

La antimateria es algo así como la imagen especular de la materia. Para cada partícula existe su antipartícula. Sin embargo, en un universo formado principalmente por materia, la antimateria es muy inestable y difícil de manipular. Cuando materia y antimateria se encuentran, se aniquilan, liberando cantidades ingentes de energía.

Los laboratorios han creado partículas de antimateria durante años, pero los antiátomos calientes (de movimiento rápido) obtenidos eran aniquilados por las colisiones con la materia antes de que pudieran ser estudiados. El año pasado, el programa ATRAP (Antihydrogen Trap) proporcionó las herramientas adecuadas para reducir la velocidad de antiprotones cargados negativamente, combinándolos con positrones lentos (el equivalente de antimateria de los electrones). Esto creó un ambiente apropiado para la formación del antiátomo más sencillo posible: el antihidrógeno.

El equipo de científicos ha realizado ahora las primeras mediciones de uno de estos antiátomos. El sistema ATRAP ha permitido, gracias a un campo eléctrico, romper los antiátomos de antihidrógeno, llevando su antiprotón hacia un lado y el positrón hacia otro. La potencia del campo eléctrico requerido para esta operación nos habla de la fuerza con la que el antiátomo se mantiene unido.

Casi todos los científicos esperan que las propiedades del hidrógeno y del antihidrógeno sean iguales. Si se encontraran diferencias, sería probablemente uno de los mayores descubrimientos de la física de las últimas décadas. Un hallazgo que obligaría a cambiar las leyes básicas de esta ciencia.

Las teorías actuales predicen que la antimateria y la materia tuvieron las mismas oportunidades de dominar en el universo durante su formación. Pero no explican porque finalmente fue la materia la que lo consiguió. Si se encontraran diferencias entre ambas, quizá podría encontrarse la solución a este dilema.