Es habitual que se aluda a la antimateria en la ciencia ficción.
La antimateria es una clase de materia que se compone de antipartículas. Estas antipartículas se constituyen como un reflejo de las partículas convencionales: presentan idéntica masa, pero con las propiedades magnéticas y la carga eléctrica opuestas.
A cada partícula, por lo tanto, le corresponde su antipartícula. Si ambas entran en contacto, tiene lugar una aniquilación mutua, un proceso que implica su conversión en fotones (es decir, en una emisión de radiación).
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ResumenCaracterísticas de la antimateria
Una forma simplificada de entender la antimateria es como lo opuesto a la materia. Si una materia está compuesta por electrones (con carga eléctrica negativa) y protones (carga eléctrica positiva), su correspondiente antimateria se forma con antielectrones (carga positiva) y antiprotones (carga negativa).
Debido a que las partículas y las antipartículas se aniquilan entre sí, si existiera un individuo hecho de antimateria y este sujeto toca a un ser humano, ambos morirían. Por supuesto, se trata de una especulación científica y de un supuesto en base a los conocimientos teóricos actuales.
Resulta muy difícil saber dónde se encuentra la antimateria. Una hipótesis sostiene que, cuando se originó el universo, la materia existía en la misma proporción que la antimateria. No se sabe, sin embargo, por qué nunca se han hallado de estructuras o depósitos de antimateria en nuestro universo.
La Estación Espacial Internacional intenta hallar rastros de antihelio procedentes del big bang.
La bariogénesis
Se denomina bariogénesis al proceso hipotético que derivó en la asimetría actual que existe entre la cantidad de materia y el nivel de antimateria. Es desconocido por qué, luego del big bang, no se produjo otra explosión semejante cuando la materia se encontró con la antimateria; de todos modos, algunos científicos creen que, en alguna región del universo aún no explorada, deben existir amplias zonas de antimateria.
La bariogénesis, en definitiva, contempla varias hipótesis. Una posibilidad es que existan galaxias de antimateria que están regidas por la antigravedad. Otra alternativa es que en aquellas proporciones primigenias ya había una ínfima asimetría materia-antimateria, con un excedente en favor de la materia.
Una tercera suposición es lo que se conoce como violación de la simetría CP. Este fenómeno supone que las partículas y las antipartículas no poseen propiedades simétricas y que, de acuerdo a las leyes de la física, la materia es más apta para subsistir que la antimateria. De esta manera, no resulta indispensable sostener que en el big bang hubo un exceso de materia.
La tomografía por emisión de positrones (PET) permite utilizar la antimateria para realizar estudios médicos.
Descubrimiento de la antimateria
El descubrimiento de la antimateria se le atribuye al físico y matemático inglés Paul Dirac (1902–1984). En concreto, lo que hizo Dirac en 1928 fue predecir la existencia de las antipartículas antes de su detección por la vía experimental.
A través de la hoy llamada ecuación de Dirac, este científico explicó las partículas elementales que tienen masa de espín ½ y anticipó, de forma natural, la presencia de antimateria. Dirac pretendía postular una teoría del electrón teniendo en cuenta la teoría cuántica y la teoría de la relatividad especial, cuando advirtió que los cálculos necesitaban que hubiera una partícula opuesta al electrón.
Dicho de otra manera, las matemáticas le señalaban a Dirac que la existencia de los electrones solo era posible si también existían antielectrones. Recién en 1932, Carl David Anderson descubrió el antielectrón (positrón); o sea, la antipartícula del electrón.
Pasaron más de dos décadas hasta que, en 1955, Owen Chamberlain y Emilio Segrè lograron detectar antineutrones y antiprotones. La idea de antimateria, de todas formas, recién se forjó en 1965 cuando se logró la creación de un antideuterón.
Este antipartícula que presenta un antineutrón y un antiprotón fue obtenida, de manera paralela, en un acelerador de partículas del Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN) y en otro dispositivo similar del Laboratorio Nacional de Brookhaven. En el primer caso, fue un experimento encabezado por Antonino Zichichi, mientras que la segunda investigación tuvo a Leon Lederman como líder.
La creación de átomos de antihidrógeno y de helio antiprotónico fueron otros avances en el conocimiento de la antimateria, al igual que el descubrimiento de rayos cósmicos de antimateria.
Su fabricación y conservación
La fabricación de antimateria resulta más sencilla que su descubrimiento. La física de partículas apela a los choques: cuando las colisiones de partículas son muy fuertes, se generan enormes cantidades de energía y se producen numerosas partículas.
La producción del primer antiátomo completo se logró en 1995. En instalaciones del CERN, se dispararon antiprotones a acumulaciones de xenón, lo que permitió dar con el antihidrógeno.
En teoría, es posible crear toda una antitabla periódica. Por extensión, podría producirse incluso un antiuniverso. El principal problema radicaría en la manipulación de las partículas subatómicas sin la posibilidad de tocarlas debido a la aniquilación.
Otro desafío que enfrenta la ciencia es el almacenamiento de antimateria, dado que no puede conservarse en un recipiente común (hecho de la materia «convencional»). Lo que se hace es combinar un campo magnético y un campo eléctrico en distintos tipos de trampa según la carga de las antipartículas, como la trampa de Penning, la trampa de Paul o la trampa de Ioffe-Pritchard.
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