¿Qué es la antimateria?

A la antimateria se la conoce como el material más caro del mundo y su teorización le valió a Paul Dirac el Premio Nobel de física en 1933. Seguramente ya habías escuchado antes esta palabra y es posible que hayas probado a imaginar cómo es sin demasiado éxito; sin embargo, la antimateria y la materia tienen un comportamiento muy parecido, idéntico en muchos aspectos. Antes de continuar con el artículo, entendamos primero a qué nos referimos. De la misma forma que la materia está formada por partículas, la antimateria está formada por antipartículas.

¿Qué es una antipartícula?

Una antipartícula es idéntica a una partícula pero con carga eléctrica opuesta* y es tan estable como ella. Por ejemplo, un antielectrón (comúnmente llamando positrón) es idéntico a un electrón salvo por tener carga eléctrica positiva en lugar de negativa. Antielectrones, antineutrones y antiprotones pueden formar antiátomos y por extensión antimateria. Si la antimateria es tan estable como la materia, ¿por qué es tan rara?

Cuando una antipartícula entra en contacto con su partícula homóloga, éstas se aniquilan y en el proceso toda su masa es convertida en energía, haciendo extremadamente difícil la coexistencia materia-antimateria. Esto demuestra que no pueden abundar ambas porque al entrar en contacto se aniquilan. Sin embargo, el motivo por el cual la materia le ganó el pulso a la antimateria inundando el universo todavía hoy es motivo de intenso debate.

¿Es la antimateria tan exótica?

Desde pequeños nos enseñaron que un electrón tiene carga negativa, un protón tiene carga positiva y un neutrón carece de ella; si fuera al revés y el universo estuviera formado por antimateria, ésta no sería extraña para nosotros y trataríamos de imaginarnos como sería la materia. La antimateria es tan natural y estable como la materia, sin embargo se desconoce por qué la materia inundó el universo convirtiendo la antimateria en una rareza física. Se cree que los neutrinos podrían haber influido en la rotura de la simetría materia-antimateria creada por el Big Bang. La antimateria se puede hallar de forma natural como radiación procedente del centro de la galaxia, como resultado de tormentas eléctricas e incluso orbitando la tierra .

¿Cómo se fabrica?

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Científicos del CERN llevan desde los años 60 utilizando un acelerador de partículas para producir colisiones tan energéticas que se originan partículas exóticas como antipartículas. En 1965 crearon el primer núcleo atómico de antimateria, en 1995 el primer átomo de antihidrógeno y en 2011 consiguieron crear 300 átomos de antihidrógeno y mantenerlos durante 1000 segundos (casi 17 minutos).

Crear antimateria no es nada fácil, pero almacenarla se torna casi imposible: al tocar cualquier recipiente hecho de materia se aniquilaría. Una antipartícula con carga eléctrica se puede mantener al vacío y en suspensión mediante la acción de campos electromagnéticos externos, pero un antiátomo es eléctricamente neutro y por tanto no se puede manipular con campos electromagnéticos: trampas atómicas muy sofisticadas se han ideado para retener un antiátomo aislado y poder estudiarlos detenidamente.

¿Qué aplicaciones tiene la antimateria?

Viendo lo difícil que resulta fabricarla y sobretodo almacenarla, quizá te sorprenda saber que en oncología se utiliza antimateria a diario para realizar tomografías a pacientes con tumores y para hallar irregularidades en el funcionamiento del cerebro y del corazón. Al paciente se le suministra una dosis de un elemento radiactivo**, éste es atrapado por el metabolismo del cuerpo y eventualmente se desintegra emitiendo un positrón. Este positrón encuentra casi al instante un electrón, aniquilándose mutuamente y emitiendo dos fotones, siendo éstos detectados en última instancia.

En el futuro se pretende sustituir al haz de protones como terapia contra el cáncer por un haz de antiprotones, pues destruyen la misma cantidad de tejido canceroso infligiendo un 25% daño al tejido sano. Pero, sin lugar a dudas, la aplicación estrella de la antimateria sería como sistema de propulsión espacial.

El combustible definitivo

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Cada kilogramo que se pretende llevar al espacio cuesta muchísimo dinero por la energía necesaria y cargar con toneladas de combustible al espacio es un precio demasiado alto. La mejor fuente de energía conocida es la propia masa, no hay más que ver el poder de una bomba atómica para darse cuenta. La energía nuclear es increíblemente potente y aún así no llega a convertir en energía ni 1% de la masa del combustible, mientras que en el proceso de aniquilación de materia-antimateria el 100% de la masa se convierte en energía. Esto significa que con unos pocos gramos de antimateria podemos viajar a otros planetas, y en un tiempo mucho menor.

Notas:
(*) Otras propiedades físicas también son opuestas, como el momento magnético, el número bariónico, el número leptónico o el espín.
(**) La dosis es ínfima, los instrumentos de detección son tan sensibles que permiten reducir la exposición radiactiva a niveles muy inferiores al de una radiografía ordinaria.