¿Qué es la antimateria?

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La antimateria puede sonar a ciencia ficción, pero en realidad nos rodea todos los días. La antimateria se usa comúnmente en la medicina moderna e incluso es producida por los plátanos que se encuentran en tu cocina.

Si quiere saber qué es la antimateria, presta atención

  • La antimateria también plantea uno de los mayores misterios de la física. Cuando una partícula de antimateria y su partícula opuesta de materia regular se encuentran, se aniquilan y producen una explosión de energía.
  • Durante el Big Bang, la materia regular (las cosas de las que estamos hechos tú y yo) y la antimateria, deberían haberse creado en cantidades iguales.
  • Por lo tanto, habríamos esperado que todos esos pares de materia y antimateria se hubieran estrellado entre sí, dejando un universo lleno de energía a raíz de su destrucción. Y, sin embargo, estamos aquí, en un universo lleno de materia regular.
  • La materia está compuesta de átomos que hemos trazado como un núcleo de partículas subatómicas llamadas protones y neutrones con una serie de electrones girando a su alrededor.
  • El tipo de átomo que tiene, ya sea hidrógeno, carbono, oxígeno, etc., está definido por la cantidad de protones en el núcleo. (El hidrógeno tiene un protón y el carbono tiene seis, mientras que el oxígeno tiene ocho).
  • Esos protones tienen carga positiva, por lo que cuando un átomo está en su estado normal, tiene el mismo número de electrones cargados negativamente para equilibrar esos protones, lo que resulta en un átomo neutro. Los neutrones, como su nombre lo indica, ya son neutrales.
  • Por lo tanto, las partículas subatómicas (esas piezas de protones, neutrones y electrones que se unen para formar un átomo) pueden tener carga, y también pueden tener espín, una cantidad que representa el momento angular de la partícula que se relaciona con su velocidad y dirección de rotación.
  • Se cree que cada partícula de materia tiene una partícula de antimateria asociada que es idéntica, excepto por tener la carga y el giro opuestos. Para los electrones, esa partícula de antimateria es un positrón que tiene la misma masa, pero carga positiva y un giro contra rotatorio.
  • El físico Paul Dirac predijo por primera vez la existencia de antimateria en 1928 y Carl Anderson descubrió pronto los positrones en 1932. Ambos hombres recibieron Premios Nobel de Física por su trabajo.
  • Aunque nuestras predicciones sugieren que la antimateria se creó en grandes cantidades durante el Big Bang, ahora es raro, al menos en comparación con la materia normal.
  • Los electrones antimateria, o positrones, se usan en imágenes médicas para obtener vistas de alta resolución de nuestros cuerpos. Si alguna vez ha tenido una exploración PET, esa «P» en «PET» significa Positron (tomografía de emisión).
  • Los platinos que puedes tener en tu cocina, también producen positrones. Probablemente haya escuchado que los plátanos son ricos en potasio, un elemento que siempre tiene 19 protones en su núcleo.
  • Sin embargo, las diferentes formas de potasio, llamadas isótopos, tienen diferentes números de neutrones y diferentes niveles de estabilidad. Los plátanos tienden a tener una gran cantidad de isótopos de potasio-40que tiene 21 neutrones y ocasionalmente se descompone en argón, un proceso que escupe un positrón cada 75 minutos.
  • Puede parecer mucho, pero ten en cuenta que esos positrones antimateria se aniquilan rápidamente. Nuestros cuerpos también contienen isótopos similares que producen pequeñas cantidades de producción de antimateria.

¿Cómo estudiamos la antimateria?

Para estudiar la antimateria para determinar sus usos y en última instancia, comprender cómo nuestro universo terminó con el exceso de materia que permite nuestra existencia, los físicos de partículas pueden generar antimateria en aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones enterrado 100 metros bajo tierra en Francia, Frontera de Suiza.

Las partículas de antimateria se generan primero a través de colisiones de muy alta velocidad, pero luego deben ser ralentizadas para que los físicos puedan observarlas con algo llamado un Desacelerador Antiprotón.

Hay una variedad de experimentos de antimateria en curso en el CERN, el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear y la institución que dirige el Gran Colisionador de Hadrones.

Los físicos de partículas están investigando los efectos biológicos de los antiprotones, si podemos usar antimateria para atacar los tumores cancerosos, cómo se comportan los átomos de antihidrógeno en relación con sus homólogos normales de átomos de hidrógeno e incluso si la gravedad afecta la antimateria de la misma manera que importa.

El CERN ofrece una interesante línea de tiempo histórica de investigación de antimateria en su sitio.

¿Podríamos construir una nave espacial antimateria?

Los fanáticos de Star Trek pueden recordar que la nave espacial Enterprise utilizó la energía creada por la aniquilación de la materia y la antimateria para impulsarse a sí misma más rápido que la velocidad de la luz.

Ciertos grupos, como la Fundación Tau Zero, fundada por un ex físico de la NASA, están investigando si tal propulsión podría convertirse en una realidad y, por lo tanto, hacer posible el viaje interestelar.

Un gran factor inhibidor es el costo. La NASA estimó un precio de $ 62.5 billones por gramo de antihidrógeno en 1999. El CERN ha citado un coste de unos cientos de millones de francos suizos para producir la milmillonésima parte de un gramo creado en los experimentos allí.

¿Por qué existimos en absoluto y no hemos sido aniquilados en un estallido de luz gracias a las colisiones de materia y antimateria? La mejor teoría hasta ahora es que había una partícula de materia extra por cada mil millones de pares de materia-antimateria creados en el universo primitivo y eso fue suficiente para dejar atrás el universo lleno de materia tal como lo conocemos hoy.

La razón de esa asimetría inicial, sin embargo, sigue siendo un misterio.

Acerca de Little Jhon
Humilde y amante de la vida.

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