¿Qué sabemos de la antimateria?

ciencia y sociedad
¿Qué sabemos de la antimateria?
Un nuevo libro del CSIC da las claves para entender este concepto y sus aplicaciones

CULTURA CIENTÍFICA. 15/10/2018

Portada“Cuando nos miramos en un espejo el rostro que vemos no es nuestro rostro sino que tiene intercambiados los lados derecho e izquierdo”. Beatriz Gato Rivera, investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Física Fundamental, utiliza esta metáfora para describir la antimateria como el “reverso” de la materia.

En Antimateria, último título de la colección ¿Qué sabemos de?, la autora explica que “las partículas de antimateria tienen sus propiedades opuestas respecto a las de las partículas de materia”, aunque hay propiedades que no admiten valores opuestos y son idénticas. “Así, el electrón y su antipartícula, el positrón, tienen la misma masa y espín, pero valores opuestos de la carga eléctrica, la carga débil y la carga leptónica”, apunta.

Esta característica de la antimateria hace que “al entrar en contacto con la materia, se aniquilen entre sí produciendo una gran cantidad de radiación. De hecho, un solo gramo de antimateria, al entrar en contacto con la materia, generaría una deflagración equivalente a más de dos veces la bomba atómica que asoló Hiroshima en 1945”.

No obstante, vivimos rodeados por antimateria y por los productos de su aniquilación con la materia. “Estamos sometidos a una lluvia incesante de partículas, tanto de materia como de antimateria, y las mismas estrellas producen copiosamente antimateria en sus hornos nucleares en forma de positrones”,subraya Gato Rivera. “En el caso del Sol, un 10% de la luz visible que nos alcanza, aproximadamente, proviene de las aniquilaciones de estos positrones con los electrones del plasma en su interior”. Otro ejemplo cercano es que “un plátano mediano emite cada 24 horas 15 positrones, aproximadamente, provenientes de los núcleos radiactivos de los átomos de Potasio-40”.


Rayos cósmicos y aceleradores de partículas

El libro hace un breve repaso a la física de las partículas elementales y a los descubrimientos de las partículas de antimateria. También ofrece una introducción a los rayos cósmicos y a los aceleradores de partículas, que constituyen las fuentes principales de antimateria a las que tenemos acceso, aparte de algunas sustancias radiactivas naturales. De este modo, Gato Rivera traza un recorrido desde el descubrimiento del positrón, realizado por Carl Anderson en 1932 mientras investigaba los rayos cósmicos, hasta la búsqueda actual de núcleos de antiátomos en el universo con el detector AMS-02 instalado en la Estación Espacial Internacional.

La autora, además, describe todos los experimentos que se realizan en el CERN para crear átomos de antimateria y analizarlos, con la finalidad de comprobar si se comportan exactamente como los átomos de materia, incluida su caída en el campo gravitatorio terrestre.


¿Desapareció la antimateria primordial tras el Big Bang?

Antimateria aborda también cuestiones teóricas, como la pregunta de por qué si en el Big Bang se crearon idénticas cantidades de materia y antimateria no se aniquilaron totalmente entre sí. “Algo sucedió justo antes de la Gran Aniquilación para que se generara un ligerísimo excedente de partículas sobre antipartículas, el cual bastó para que el universo material pudiese tomar forma y llegar a existir tal como lo conocemos”, señala Gato Rivera.

En cualquier caso, la autora advierte que “no es posible descartar que haya sobrevivido una pequeñísima cantidad de antimateria primordial [creada en el Big Bang] en nuestro universo observable, quizás un antiprotón por cada decena de millones de protones. Por ello no es impensable que pudieran existir estrellas e incluso galaxias pequeñas de antimateria, como predicen algunos modelos teóricos propuestos por diversos grupos de investigación,siempre que estuviesen suficientemente aisladas de la materia”.

En esas circunstancias, orbitando dichas antiestrellas no es inimaginable que existieran antiplanetas habitados por seres vivos e incluso civilizaciones tecnológicas. “Eso sí, el único contacto amistoso posible (que conozcamos) entre nuestra civilización y esos hipotéticos extraterrestres de antimateria sería a través del intercambio de ondas electromagnéticas (señales luminosas, radio, vídeo, etc.)”, afirma la investigadora del CSIC.


La imposibilidad de utilizar antimateria como fuente de energía

El libro se ocupa además de las aplicaciones médicas y tecnológicas de la antimateria, como la tomografía por emisión de positrones –escaneos PET–, que muestra en qué estado se encuentran los órganos y tejidos y sirve para localizar tumores, entre otras muchas funciones, o la utilización de positrones y antimuones en el ámbito de la ciencia y la tecnología de materiales.

Asimismo, explica que es imposible que podamos utilizar la aniquilación materia-antimateria para abastecernos de energía. “La razón es que con la tecnología actual solo es posible producir cantidades irrisorias de antimateria: si pudiéramos almacenar todos los antiprotones producidos en el CERN durante un año, su aniquilación con el mismo número de protones suministraría solo la energía necesaria para mantener encendida una bombilla de 100 W durante 30 segundos”, aclara la autora. “Más aún, para obtener un solo gramo de antiprotones, a su ritmo actual de producción en el CERN, serían necesarios unos 60.000 millones de años, más de cuatro veces la edad del universo”, agrega.

El libro, integrado en la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, puede adquirirse tanto en librerías como en las páginas web de la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

 

Sobre la autora

Beatriz Gato Rivera es científica titular del CSIC, licenciada en Ciencias Físicas y doctora en Física Teórica. Sus campos de especialización han sido las partículas elementales, sobre todo su vertiente más físico-matemática, como la supergravedad y la teoría de cuerdas.