La antimateria es en sí misma un concepto fascinante, además de un pretexto a menudo socorrido para explicar combustibles de ciencia ficción o teorías acerca de cómo la materia apareció en el universo. Lo cierto es que la antimateria es algo bastante real (de hecho puede que sea la realidad misma), y tiene aspectos fascinantes como estos:
1. La antimateria debió haber aniquilado toda la materia del universo
Según la teoría, el Big Bang debió haber creado igual cantidad de materia y antimateria, las cuales, en cuanto se encontraran, se aniquilarían mutuamente, dejando energía como rezago. El principio del universo debió haber sido –teóricamente– su fin. ¿Por qué no ocurrió?
Los cálculos indican que (para suerte de todos nosotros), desde el principio existió una partícula extra de materia por cada mil millones de pares de materia y antimateria. La poética asimetría fundamental del universo sigue siendo tema de investigación.
2. La antimateria está más cerca de lo que crees
La antimateria cae constantemente a la Tierra en forma de rayos cósmicos y partículas de energía; dichas “lluvias” caen en rangos que van de menos de una por metro cuadrado a más de 100 por metro cuadrado. Parece haber evidencia de producción de antimateria en las tormentas eléctricas.
Otras fuentes de antimateria, sin embargo, están mucho más cerca de nosotros. Por increíble que parezca, los plátanos liberan un positrón cada 75 minutos. Un positrón es el equivalente en antimateria de un eletrón. Esto ocurre porque los plátanos contienen pequeñas cantidades de potasio -40, un isotopo natural del potasio que ocasionalmente escupe positrones al echarse a perder. Otra fuente de potasio -40 es el cuerpo humano, así que sí, a veces también nosotros emitimos positrones de antimateria. Dado que esta es aniquilada de inmediato al entrar en contacto con la materia, su vida suele ser muy corta.
3. Los humanos han creado muy poca antimateria
La antimateria es capaz de liberar grandes cantidades de energía; 1 solo gramo puede producir una explosión comparable a la de una bomba atómica. Sin embargo, toda la antimateria creada por los humanos probablemente no llegaría ni siquiera a 1 gramo.
El acelerador de partículas Tevatrón creó 15 nanogramos, y el de CERN apenas 1 nanogramo. El laboratorio DESY de Alemania ha producido apenas 2 nanogramos. Si toda la antimateria producida por humanos fuera aniquilada en un instante, probablemente no habría energía ni para calentar una taza de té.
4. ¿Armas de antimateria?
Aunque puede parecer salido de la ciencia ficción, la probabilidad de crear armas de antimateria existe… aunque es costosa. Producir 1 solo gramo de antimateria requeriría aproximadamente 25 millones de millones de horas-kilowatt de energía, a un costo de más de 1 millón de millones de dólares. Eso sin contar los costos de almacenamiento.
5. Existen trampas de antimateria
Los investigadores han logrado aislar la antimateria en dispositivos llamados trampas de Penning, que son trampas iónicas parecidas a pequeños aceleradores, dentro de los cuales las partículas pueden permanecer en movimiento mientras los campos eléctricos impiden que choquen contra las paredes.
Existen partículas que no pueden ser contenidas de esta forma, como el antihidrógeno que no posee carga eléctrica; para apresarlas se requieren otros tipos de trampas que generen campos magnéticos en todas direcciones, de manera que las partículas queden atrapadas en el campo magnético más débil, como una canica en un tazón. El campo magnético terrestre también funciona como una gran trampa. Los antiprotones que quedan presos ahí llegan a zonas conocidas como cinturones de radiación de Van Allen.
6. Para estudiar antimateria es necesario un desacelerador de partículas
El CERN es el hogar de una máquina llamada “desacelerador de partículas”, un anillo de almacenamiento que puede capturar y reducir la velocidad de los antiprotones para estudiar su comportamiento y propiedades. Así como un acelerador de partículas le da un golpe de energía al término de cada rotación, un desacelerador hace lo contrario: en lugar de sumar energía, las partículas reciben un golpe en sentido contrario a su dirección, para bajar su velocidad.
7. Los neutrinos podrían contener sus propias antipartículas
Una partícula de materia y su contraparte de antimateria llevan cargas opuestas, lo que las hace fáciles de distinguir. Los neutrinos –partículas que casi no tienen materia y rara vez interactúan con ella– no tienen carga; los científicos creen que los neutrinos podrían ser fermiones de Majorana, partículas hipotéticas que llevan su propia antipartícula con ellas.
Encontrar fermiones de Majorana, sin embargo, no es tarea sencilla. Pero hallarlos podría explicar la fundamental asimetría universal entre materia y antimateria. La hipótesis indica que los neutrinos de Majorana pueden ser ligeros o pesados; los ligeros existen hoy en día, y los pesados existieron únicamente después del Big Bang. Estos neutrinos de Majorana habrían sido destruidos de manera asimétrica, lo que llevó al pequeño exceso de materia gracias al cual el universo como lo conocemos pudo existir.
8. La antimateria puede ser medicinal
La topografía de emisión de positrones (PET) utiliza estas partículas para producir imágenes de alta resolución del cuerpo. Los positrones que emiten isotopos radioactivos se alían con sustancias químicas como la glucosa, las cuales son inyectadas en el torrente sanguíneo, donde los isotopos son liberados al ser procesados por el cuerpo. Al liberarse son aniquilados, lo que produce rayos gama, utilizados para construir las imágenes.
El proyecto ACE del CERN estudia la antimateria como un potencial candidato para la terapia contra el cáncer. Los médicos han observado cómo responden los tumores a los rayos de partículas, las cuales liberan su energía sólo cuando se necesita. La técnica ha sido exitosa en células de hámsters, y se esperan resultados similares en humanos.
9. La antimateria que debió haber aniquilado el universo aún debe andar por ahí
El problema de la asimetría entre materia y antimateria implica que aún pueden existir restos del Big Bang. El espectrómetro Alpha Magnetic es un detector de partículas colocado en la Estación Espacial Internacional, y se encarga de buscar precisamente dichos restos. Su detector identifica y clasifica las partículas que ocurren a su alrededor.
Aunque las colisiones de rayos cósmicos que producen positrones y antiprotones sean eventos más o menos cotidianos en la vida del cosmos, la probabilidad de que un átomo de antihelio aparezca es extremadamente pequeña; se cree que se necesitarían fuerzas similares a las que estuvieron en juego durante el Big Bang para producir ese solo átomo. Esto significa que si Alpha Magnetic detectara así sea un solo núcleo de antihelio, podría ser evidencia de que existe una gran cantidad de antimateria en alguna parte.
10. Antimateria, ¿el energético del futuro?
Dado que una pequeña cantidad de antimateria es capaz de producir grandes cantidades de energía, la propulsión de vehículos impulsados por ella es hipotéticamente posible. La limitación, como hemos visto, es encontrar o disponer de suficiente antimateria. Existen experimentos que simulan propulsión y almacenamiento, pero están en una fase sumamente temprana de desarrollo.
