La antimateria y los misterios que la rodean

Muchas veces nos ocurre que creemos comprender ciertos conceptos y, cuando nos ponemos a pensar detenidamente, nos damos cuenta de que no los entendemos tan bien. La antimateria es probablemente uno de ellos, a pesar de la tremenda relevancia que tiene en nuestra propia existencia y en el universo. Pero… ¿Qué es la antimateria en sí? ¿Cómo podemos estar seguros de que existe? ¿Podemos verla? Una vez hayas leído este artículo conocerás, al menos en cierta medida, los aspectos más importantes de la antimateria y la infinidad de misterios que la rodean.

¿Qué es la antimateria?

La antimateria es una extensión del concepto de antipartícula aplicado a la materia. Según palabras del cosmólogo Andrew Pontzen, es similar a la materia normal solo que en sentido opuesto. Por ejemplo, si tomamos al electrón, vemos que su homólogo antimateria es el positrón, que no es más que el primero con carga positiva. Lo mismo ocurre con los protones y los neutrones, que tienen como contraparte a los antiprotones y a los antineutrones respectivamente.

Protones y antiprotones
Los protones y antiprotones también son un par partícula-antipartícula

No podemos tocar la antimateria. Teóricamente podríamos verla, sí, pero tocarla nunca. Al menos que queramos morir, por supuesto. Esto ocurre porque el contacto entre materia y antimateria produce una aniquilación mutua.

¿Cómo sabemos que existe la antimateria?

La historia del descubrimiento de la antimateria ocurrió gracias a un reconocido físico llamado Paul Dirac. En 1928, este físico predijo la existencia de antipartículas basándose en ecuaciones matemáticas. Para el físico estas extrañas partículas del universo “tenían que existir”.

“El que Dirac haya podido predecir la existencia de la antimateria solamente con matemáticas es algo extrañamente terrible”, confiesa el científico Frank Close

Este genio científico estaba intentando unificar las dos grandes teorías del siglo pasado: por un lado, la relatividad especial de Albert Einstein, y por otro, la física cuántica que aún en nuestros días deja perplejos a los científicos. Su objetivo era llegar a la elaboración de una teoría del electrón, pero lo que descubrió fue algo sumamente extraño. Sin saber por qué, las ecuaciones no concordaban a menos que existiera una partícula opuesta al electrón: hoy conocemos que esta partícula es el positrón. “Los números dictaban que los electrones no podían existir sin los positrones”.

Al cabo de los cuatro años se corroboraban las suposiciones de Dirac: los positrones fueron detectados en radiaciones cósmicas comunes. “Lo que más me asombra de esto, y en cierto sentido me asusta, es que las matemáticas tenían pruebas de la existencia de la antimateria incluso antes que nosotros”, confiesa Close.

¿Cómo se detecta la antimateria?

Una forma de detectar los positrones es usando cámaras de niebla o cámaras de Wilson. Estos equipos son básicamente cajas llenas de vapor de agua extremadamente frío y sobresaturado. Cuando se introducen partículas en estas cajas, cada tipo de partícula deja una traza diferente a las demás. El rastro que deja un electrón, por ejemplo, es muy fino.

Ante la acción de un campo magnético las partículas cargadas desvían su dirección en dependencia de su energía. El positrón fue descubierto debido a que se comportaba idénticamente al electrón solo que en sentido contrario.

Ya sabemos que existe, pero… ¿dónde encontrarla?

Conociendo que con la radiación cósmica vienen positrones podríamos pensar que se encuentran por ahí, en cualquier lugar. Sin embargo, son tan difíciles de hallar que la mejor opción es fabricarlos en laboratorios. ¿Cómo? Pues muy sencillo: con choques, la panacea de los físicos para todos los males.

Cuando el choque es lo suficientemente potente se generan un montón de partículas interesantes. Con este método se descubrieron los antiprotones (protones con carga negativa) en 1955, 20 años después de los positrones. Para ello los científicos utilizaron el Bevatron, el primer acelerador de partículas. Y al año siguiente se produjo un antineutrón en el mismo Bevatron.

El primer antiátomo

El primer antiátomo completo fue producido en 1995, bombardeando con antiprotones a cantidades masivas de xenón para crear antihidrógeno. De hecho, teóricamente podemos crear incluso una anti tabla periódica completa, el único obstáculo es el reto tecnológico que supone, ya que tenemos que controlar las antipartículas sin tocarlas. “Teniendo esto en cuenta, si existe una anti tabla periódica podría existir un antiuniverso completo”, manifiesta Pontzen.

Pero… ¿Por qué nuestro universo está compuesto por materia y no por antimateria?

Esta es la gran pregunta que no deja dormir a la mayoría de los físicos de la actualidad. ¿Por qué no estamos rodeados de antimateria?

Una cosa es indiscutible, y es que de alguna forma el universo pudo distinguir la materia de la antimateria en edades tempranas. De otra manera, ambas se habrían aniquilado entre sí y solo existiría un espacio vacío dominado por la radiación.

Se conjetura que en alguna otra parte de nuestro universo la proporción entre materia y antimateria sea diferente, pero aún no hemos podido comprobarlo. De hecho, en la última década muchos científicos han dedicado sus esfuerzos a encontrar rastros del antihelio que supuestamente debió quedar tras los inicios.

También existe una teoría, bastante plausible de hecho, que sostiene que materia y antimateria no son espejos perfectos entre sí. De esta manera, con el tiempo pudo ocurrir que tales imperfecciones hayan terminado en la supremacía de la materia sobre la antimateria; y es por eso que actualmente todos los planetas, estrellas y galaxias están compuestos por la una y no por la otra.

La antimateria que sí puedes encontrar en la Tierra

¿Conoces algo de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET)? Bueno, esta técnica sirve para escanear partes del cuerpo que de otro modo serían inaccesibles.

Resultado de una Tomografía por Emisión de Positrones (PET)
Resultado de una Tomografía por Emisión de Positrones (PET)

Explicado de un modo simple, consiste en la inyección de un marcador radioactivo en el torrente sanguíneo que más tarde se metaboliza para crear un positrón. Una vez creado, el positrón se topa rápidamente con un electrón y se aniquilan mutuamente. Entonces, como producto de esa aniquilación, salen dos fotones en direcciones opuestas, los cuales son captados por una bobina. La explotación de este fenómeno es inmensa, y sirve tanto para detectar tumores como para labores de investigación neurológica.

Las PET son la aplicación más práctica de la antimateria hasta ahora. En este sentido, han salvado la vida de miles de personas.