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Antimateria: el reflejo especular de la materia

Antimateria: el reflejo especular de la materia

En 1928, el físico Paul Dirac combinó la mecánica cuántica con la relatividad para describir el electrón y obtuvo una ecuación con una consecuencia inesperada: debía existir otra partícula con la misma masa pero carga eléctrica opuesta. Cuatro años después, se descubrió en rayos cósmicos: el positrón, la antipartícula del electrón.

Qué es la antimateria

Para cada partícula de materia existe una antipartícula con la misma masa y propiedades opuestas, como la carga eléctrica. El antiprotón tiene carga negativa, y el antineutrón, aunque sin carga, tiene propiedades internas opuestas. Un antiátomo de hidrógeno consta de un antiprotón y un positrón.

La aniquilación

Cuando una partícula se encuentra con su antipartícula, ambas se aniquilan y su masa se convierte por completo en energía, normalmente en forma de fotones de alta energía. Es la conversión más eficiente de masa en energía que existe, según la ecuación de Einstein, mucho más que la fusión nuclear. Sin embargo, esto no significa que sea una fuente de energía práctica, pues producirla cuesta mucho más de lo que se obtiene.

Cómo se produce

La antimateria no abunda en la naturaleza, pero se genera en pequeñas cantidades en rayos cósmicos, tormentas eléctricas, desintegraciones radiactivas y en aceleradores de partículas. En el CERN se producen antiprotones, que se frenan y se atrapan para formar antiátomos. Las cantidades son diminutas: todo lo producido en décadas no alcanzaría para calentar una taza de té.

Cómo se almacena

No puede tocar paredes de materia ordinaria, porque se aniquilaría. Se confina con campos magnéticos y eléctricos en trampas en el vacío. Los experimentos han logrado mantener antiátomos de hidrógeno atrapados durante muchos minutos.

Uso en medicina: la tomografía PET

La tomografía por emisión de positrones usa un trazador radiactivo que emite positrones dentro del cuerpo. Al encontrar electrones, se aniquilan y producen dos fotones en direcciones opuestas que detectan los sensores del equipo. Con ello se reconstruyen imágenes del metabolismo, muy útiles para detectar tumores y estudiar el cerebro.

¿La antimateria cae hacia arriba?

Los experimentos han comprobado que los antiátomos de hidrógeno caen hacia abajo, igual que la materia ordinaria, dentro de los márgenes de precisión actuales. Siguen realizándose mediciones más precisas de su gravedad y de su espectro, para detectar cualquier diferencia con el hidrógeno normal.

El misterio de la asimetría

Según las teorías, en el Big Bang se habrían creado cantidades iguales de materia y antimateria, que se habrían aniquilado casi por completo. Sin embargo, el universo observable está hecho de materia. Debió haber un pequeño exceso de materia, de una parte en mil millones, que sobrevivió. Por qué ocurrió es una de las grandes preguntas sin respuesta de la física.

Antimateria en el espacio

El espectrómetro magnético alfa, instalado en la Estación Espacial Internacional, detecta rayos cósmicos y mide la proporción de antipartículas. Registra positrones y antiprotones en cantidades que se estudian para buscar señales de materia oscura o de procesos astrofísicos. Aunque aún no hay conclusiones definitivas, estos datos permiten acotar teorías y recuerdan que la antimateria existe de forma natural, en pequeñas cantidades, en el espacio que nos rodea.

La antimateria, que parecía una idea de ciencia ficción, es una realidad bien estudiada. Entender por qué el universo prefirió la materia es clave para saber por qué existimos.

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