la Antimateria es el material de la ciencia ficción. En el libro y la película Ángeles y demonios, el profesor Langdon intenta salvar la Ciudad Del Vaticano de una bomba de antimateria. La nave estelar Enterprise de Star Trek utiliza la propulsión de aniquilación de materia y antimateria para viajar más rápido que la luz.
Pero la antimateria es también la materia de la realidad. Las partículas de antimateria son casi idénticas a sus contrapartes de materia, excepto que llevan la carga y el espín opuestos. Cuando la antimateria se encuentra con la materia, inmediatamente se aniquilan en energía.,
mientras que las bombas de antimateria y las naves espaciales propulsadas por antimateria son inverosímiles, todavía hay muchos hechos sobre la antimateria que harán cosquillas a las células cerebrales.
1. La antimateria debería haber aniquilado toda la materia del universo después del big bang.
según la teoría, el big bang debería haber creado materia y antimateria en cantidades iguales. Cuando la materia y la antimateria se encuentran, se aniquilan, dejando nada más que Energía atrás., Así que, en principio, ninguno de nosotros debería existir.
pero nosotros sí. Y por lo que los físicos pueden decir, es solo porque, al final, había una partícula de materia extra por cada mil millones de pares de materia-antimateria. Los físicos están trabajando duro tratando de explicar esta asimetría.
2. La antimateria está más cerca de TI de lo que crees.
pequeñas cantidades de antimateria caen constantemente sobre la Tierra en forma de rayos cósmicos, partículas energéticas del espacio., Estas partículas de antimateria llegan a nuestra atmósfera a una velocidad que va desde menos de una por metro cuadrado hasta más de 100 por metro cuadrado. Los científicos también han visto evidencia de producción de antimateria por encima de las tormentas eléctricas.
pero otras fuentes de antimateria están aún más cerca de casa. Por ejemplo, los plátanos producen antimateria, liberando un positrón—el equivalente de antimateria de un electrón—aproximadamente cada 75 minutos. Esto ocurre porque los plátanos contienen una pequeña cantidad de potasio-40, un isótopo natural del potasio. A medida que el potasio-40 Se descompone, ocasionalmente escupe un positrón en el proceso.,
nuestros cuerpos también contienen potasio-40, lo que significa que usted también emite positrones. La antimateria se aniquila inmediatamente en contacto con la materia, por lo que estas partículas de antimateria son de muy corta duración.
3. Los humanos solo han creado una pequeña cantidad de antimateria.
las aniquilaciones de antimateria-materia tienen el potencial de liberar una gran cantidad de energía. Un gramo de antimateria podría producir una explosión del tamaño de una bomba nuclear., Sin embargo, los humanos solo han producido una cantidad minúscula de antimateria.
todos los antiprotones creados en el acelerador de partículas Tevatron de Fermilab suman solo 15 nanogramos. Los hechos en el CERN ascienden a aproximadamente 1 nanogramo. En DESY, Alemania, se han producido aproximadamente 2 nanogramos de positrones hasta la fecha.
si toda la antimateria hecha por los humanos fuera aniquilada a la vez, la energía producida ni siquiera sería suficiente para hervir una taza de té.
el problema radica en la eficiencia y el costo de la producción y el almacenamiento de antimateria., Hacer 1 gramo de antimateria requeriría aproximadamente 25 millones de billones de kilovatios-hora de energía y costaría más de un millón de billones de dólares.
4. Existe una trampa de antimateria.
para estudiar la antimateria, debe evitar que se aniquile con la materia. Los científicos han creado formas de hacer precisamente eso.
Las partículas cargadas de antimateria tales como positrones y antiprotones pueden ser retenidas en dispositivos llamados trampas de Penning., Estos son comparables a pequeños aceleradores. En el interior, las partículas giran en espiral a medida que los campos magnéticos y eléctricos les impiden chocar con las paredes de la trampa.
pero las trampas de Penning no funcionarán en partículas neutras como el antihidrógeno. Debido a que no tienen carga, estas partículas no pueden ser confinadas por campos eléctricos. En cambio, se mantienen en trampas Ioffe, que funcionan creando una región del espacio donde el campo magnético se hace más grande en todas las direcciones. La partícula se atasca en el área con el campo magnético más débil, como una canica rodando alrededor del fondo de un tazón.,
el campo magnético de la Tierra también puede actuar como una especie de Trampa de antimateria. Se han encontrado antiprotones en zonas alrededor de la Tierra llamadas cinturones de radiación de Van Allen.
5. La antimateria podría caer.
las partículas de antimateria y materia tienen la misma masa pero difieren en propiedades como carga eléctrica y espín. El modelo estándar predice que la gravedad debería tener el mismo efecto sobre la materia y la antimateria; sin embargo, esto aún no se ha visto., Experimentos como AEGIS, ALPHA y GBAR están trabajando duro tratando de averiguarlo.
observar el efecto de la gravedad sobre la antimateria no es tan fácil como ver una manzana caer de un árbol. Estos experimentos necesitan mantener la antimateria en una trampa o ralentizarla enfriándola a temperaturas justo por encima del cero absoluto. Y debido a que la gravedad es la más débil de las fuerzas fundamentales, los físicos deben usar partículas neutras de antimateria en estos experimentos para evitar la interferencia de la fuerza eléctrica más poderosa.,
6. La antimateria se estudia en desaceleradores de partículas.
has oído hablar de aceleradores de partículas, pero ¿sabías que también había desaceleradores de partículas? El CERN alberga una máquina llamada desacelerador de antiprotones, un anillo de almacenamiento que puede capturar y ralentizar los antiprotones para estudiar sus propiedades y comportamiento.
en aceleradores de partículas circulares como el Gran Colisionador de Hadrones, las partículas reciben una inyección de energía cada vez que completan una rotación., Los desaceleradores funcionan en reversa; en lugar de un impulso de energía, las partículas obtienen un retroceso para disminuir sus velocidades.
7. Los Neutrinos pueden ser sus propias antipartículas.
una partícula de materia y su compañero de antimateria llevan cargas opuestas, haciéndolas fáciles de distinguir. Los Neutrinos, partículas casi sin masa que rara vez interactúan con la materia, no tienen carga., Los científicos creen que pueden ser partículas Majorana, una clase hipotética de partículas que son sus propias antipartículas.
proyectos como el demostrador Majorana y EXO-200 tienen como objetivo determinar si los neutrinos son partículas Majorana buscando un comportamiento llamado desintegración doble beta sin neutrinos.
algunos núcleos radiactivos se descomponen simultáneamente, Liberando dos electrones y dos neutrinos. Si los neutrinos fueran sus propias antipartículas, se aniquilarían entre sí después de la doble desintegración, y los científicos solo observarían electrones.,
Encontrar neutrinos Majorana podría ayudar a explicar por qué existe la asimetría antimateria-materia. Los físicos plantean la hipótesis de que los neutrinos Majorana pueden ser pesados o ligeros. Los ligeros existen hoy, y los pesados solo habrían existido justo después del big bang. Estos pesados neutrinos Majorana habrían decaído asimétricamente, llevando al pequeño exceso de materia que permitió que nuestro universo existiera.
8. La antimateria se usa en medicina.,
la PET (tomografía por emisión de positrones) utiliza positrones para producir imágenes de alta resolución del cuerpo. Los isótopos radiactivos emisores de positrones (como los que se encuentran en los plátanos) se unen a sustancias químicas como la glucosa que el cuerpo usa naturalmente. Estos se inyectan en el torrente sanguíneo, donde se descomponen naturalmente, liberando positrones que se encuentran con los electrones en el cuerpo y se aniquilan. Las aniquilaciones producen rayos gamma que se utilizan para construir imágenes.,
Los científicos del proyecto ACE del CERN han estudiado la antimateria como candidato potencial para la terapia del cáncer. Los médicos ya han descubierto que pueden atacar tumores con haces de partículas que liberarán su energía solo después de pasar de forma segura a través del tejido sano. El uso de antiprotones añade una ráfaga extra de energía. Se encontró que la técnica era efectiva en células de hámster, pero los investigadores aún no han realizado estudios en células humanas.
9., La antimateria que debería haber impedido que existiéramos podría estar al acecho en el espacio.
una forma en que los científicos están tratando de resolver el problema de la asimetría antimateria-materia es buscando antimateria sobrante del big bang.
el espectrómetro magnético Alfa es un detector de partículas que se encuentra encima de la Estación Espacial Internacional en busca de estas partículas. AMS contiene campos magnéticos que doblan el camino de las partículas cósmicas para separar la materia de la antimateria. Sus detectores evalúan e identifican las partículas a medida que pasan.,
Las Colisiones de rayos cósmicos producen rutinariamente positrones y antiprotones, pero la probabilidad de crear un átomo de antihelio es extremadamente baja debido a la enorme cantidad de energía que requeriría. Esto significa que la observación de un solo núcleo de antihelio sería una fuerte evidencia de la existencia de una gran cantidad de antimateria en algún otro lugar del universo.
10. La gente está estudiando cómo alimentar naves espaciales con antimateria.,
solo un puñado de antimateria puede producir una gran cantidad de energía, lo que lo convierte en un combustible popular para vehículos futuristas de ciencia ficción.
la propulsión de cohetes de Antimateria es hipotéticamente posible; la principal limitación es reunir suficiente antimateria para que suceda.
actualmente no hay tecnología disponible para producir en masa o recolectar antimateria en el volumen necesario para esta aplicación. Sin embargo, un pequeño número de investigadores han realizado estudios de simulación sobre propulsión y almacenamiento., Estos incluyen Ronan Keane y Wei-Ming Zhang, que hicieron su trabajo en Western Reserve Academy y Kent State University, respectivamente, y Marc Weber y sus colegas en Washington State University. Un día, si podemos encontrar una manera de crear o recolectar grandes cantidades de antimateria, sus estudios podrían ayudar a que los viajes interestelares propulsados por antimateria se hagan realidad.