CIENCIA3: ¿SUSTANCIAS INFINITAMENTE LIVIANAS SIN PESO O ANTIMATERIA? En física de partículas, la antimateria es la extensión del concepto de antipartícula a la materia. Así, la antimateria está compuesta de antipartículas, mientras que la materia ordinaria está compuesta de partículas. Por ejemplo, un antielectrón (un electrón con carga positiva, también llamado positrón) y un antiprotón (un protón con carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, de la misma manera que un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno. El contacto de materia y antimateria llevaría a la aniquilación de ambas, dando lugar a fotones de alta energía (rayos gamma) y otros pares partícula-antipartícula.
Antimateria
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En física de partículas, la antimateria es la extensión del concepto de antipartícula a la materia. Así, la antimateria está compuesta de antipartículas, mientras que la materia ordinaria está compuesta de partículas. Por ejemplo, un antielectrón (un electrón con carga positiva, también llamado positrón) y un antiprotón (un protón con carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, de la misma manera que un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno. El contacto de materia y antimateria llevaría a la aniquilación de ambas, dando lugar a fotones de alta energía (rayos gamma) y otros pares partícula-antipartícula.
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[editar] Notación
En física se usa una barra horizontal o macrón para diferenciar las partículas de las antipartículas: por ejemplo protón p y antiprotón p. Para los átomos de antimateria se emplea la misma notación: por ejemplo, si el hidrógeno se escribe H, el antihidrógeno será H.
También se utiliza la diferencia de carga eléctrica entre ambas partículas: por ejemplo electrón e− y positrón e+.
[editar] Dónde está la antimateria
Las teorías científicas aceptadas afirman que en el origen del universo existían materia y antimateria en iguales proporciones. Pero la materia y la antimateria se aniquilan mutuamente, dando como resultado energía pura, y sin embargo, el universo que observamos está compuesto únicamente por materia. Se desconocen los motivos por los que no se ha encontrado grandes estructuras de antimateria en el universo. En física, el proceso por el que la cantidad de materia superó a la de antimateria se denomina bariogénesis, y baraja tres posibilidades:
- Pequeño exceso de materia tras el Big Bang: Especula con que la materia que forma actualmente el universo podría ser el resultado de una ligera asimetría en las proporciones iniciales de ambas. Se ha calculado que la diferencia inicial entre materia y antimateria debió ser tan insignificante como de una partícula más de materia por cada diez mil millones de parejas partícula-antipartícula.
- Asimetría CP: En 1967, Andréi Sájarov postuló por primera vez que las partículas y las antipartículas no tenían propiedades exactamente iguales o simétricas; una discusión denominada la Violación CP.[1] Un reciente experimento en el acelerador KEK de Japón sugiere que esto quizás sea cierto, y que por tanto no es necesario un exceso de materia en el Big Bang: simplemente las leyes físicas que rigen el universo favorecen la supervivencia de la materia frente a la antimateria.[2] En este mismo sentido, también se ha sugerido que quizás la materia oscura sea la causante de la bariogénesis al interactuar de distinta forma con la materia que con la antimateria.[3]
- Existencia de galaxias de antimateria ligada por antigravedad: Muy pocos científicos confían en esta posibilidad, pero todavía no ha podido ser completamente descartada. Esta tercera opción plantea la hipótesis de que pueda haber regiones del universo compuestas de antimateria. Hasta la fecha no existe forma de distinguir entre materia y antimateria a largas distancias, pues su comportamiento y propiedades son indistinguibles. Existen argumentos para creer que esta tercera opción es muy improbable: la antimateria en forma de antipartículas se crea constantemente en el universo en las colisiones de partículas de alta energía, como por ejemplo con los rayos cósmicos. Sin embargo, éstos son sucesos demasiado aislados como para que estas antipartículas puedan llegar a encontrarse y combinarse. La NASA ha enviado la sonda AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) para buscar rastros de antimateria más compleja,[4] que pudiesen indicar que todavía existe antimateria en el universo. Sin embargo los experimentos no han detectado nada hasta la fecha.
[editar] Historia
La ecuación de Dirac, formulada por Paul Dirac en 1928, predijo la existencia de antipartículas además de las partículas de materia ordinarias. Desde entonces, se han ido detectando experimentalmente muchas de dichas antipartículas: Carl D. Anderson, en el Caltech, descubrió el positrón en 1932. Veintitrés años después, en 1955, Emilio Segrè y Owen Chamberlain, en la universidad de Berkeley, el antiprotón y antineutrón.[1]
Pero la primera vez que se pudo hablar propiamente de antimateria, es decir, de "materia" compuesta por antipartículas, fue en 1965, cuando dos equipos consiguieron crear un antideuterón, una antipartícula compuesta por un antiprotón y un antineutrón. La antipartícula fue lograda en el Acelerador Protón Sincrotrón del CERN, a cargo de Antonino Zichichi, y paralelamente por Leon Lederman, en el acelerador AGS (Alternating Gradient Synchrotron) del Laboratonio Nacional de Brookhaven, en Nueva York.[5]
En 1995, el CERN anunció la creación de nueve átomos de antihidrógeno en el experimento PS210, liderado por Walter Oelert y Mario Macri, y el Fermilab confirmó el hecho, anunciando poco después la creación a su vez de 100 átomos de antihidrógeno.
F. J Hartmann, de la Universidad Técnica de Munich, y un equipo de investigadores japoneses informaron de la creación de un átomo compuesto de materia y antimateria llamado helio antiprotónico 
. Este átomo constaba de dos protones, dos neutrones, un electrón y un antiprotón en lugar del segundo electrón. El átomo sobrevivió 15 millonésimas de segundo[6]
[editar] Producción y coste de la antimateria
La antimateria es la sustancia más cara del mundo, con un coste estimado de unos 60.000 millones de USD el miligramo.[7] [8] La producción de antimateria, además de consumir enormes cantidades de energía, es muy poco eficiente, al igual que la capacidad de almacenamiento, que ronda sólo el 1% de las partículas creadas. Además, debido a que la antimateria se aniquila al contacto con la materia, las condiciones de almacenamiento —confinamiento mediante campos electromagnéticos—, tienen igualmente un coste elevado.
Otra estimación de su coste la dio el CERN, cuando dijo que había costado algunos cientos de millones de francos suizos la producción de una milmillonésima de gramo.[9]
Debido a esto, algunos estudios de la NASA plantean recolectar mediante campos magnéticos la antimateria que se genera de forma natural en los Cinturones de Van Allen de la Tierra, o incluso en los cinturones de los grandes planetas gaseosos como Júpiter.[10]
También se trabaja en mejorar la tecnología de almacenaje de antimateria. El Dr. Masaki Hori ha anunciado un método de confinamiento de antiprotones por radiofrecuencia, lo que según sus palabras podría reducir el contenedor al tamaño de una papelera.[11]
En noviembre de 2008 la doctora Hui Chen del Lawrence Livermore National Laboratory de Estados Unidos anunció que ella y su equipo habrían creado positrones al hacer incidir un breve aunque intenso pulso láser a través de una lámina de oro blanco de pocos milímetros de espesor, esto habría ionizado al material y acelerado sus electrones. Los electrones acelerados emitieron cuantos de energía, que al decaer dieron lugar a partículas materiales, dando también como resultado positrones.[12]
[editar] Usos de la antimateria
Si bien la antimateria está lejos de ser considerada una opción por su abrumador costo y las dificultades tecnológicas inherentes a su manipulación, las antipartículas sí están encontrando usos prácticos: la Tomografía por emisión de positrones es ya una realidad. También se investiga su uso en terapias contra el cáncer, ya que un estudio del CERN ha descubierto que los antiprotones son cuatro veces más efectivos que los protones en la destrucción de tejido canceroso,[13] y se especula incluso con la idea de diseñar microscopios de antimateria, supuestamente más sensibles que los de materia ordinaria.[14] Pero el mayor interés por la antimateria se centra en sus aplicaciones como combustible (o incluso para armamento), pues la aniquilación de una partícula con una antipartícula genera energía pura según la ecuación de Einstein E=mc² La energía generada por kilo (9×1016 J/kg), es unas diez mil millones de veces mayor que la generada por reacciones químicas, diez mil veces mayor que la energía nuclear de fisión, y unas cien veces mayor que la energía nuclear de fusión.[15]
Por ejemplo, se estima que sólo serían necesarios 10 miligramos de antimateria para propulsar una nave a Marte[16]
No obstante, hay que indicar que estas cifras no tienen en cuenta que aproximadamente el 50% de la energía se disipa en forma de emisión de neutrinos, por lo que en la práctica habría que reducir las cifras a la mitad.[17]
[editar] Antigravedad
Todavía no se conoce el comportamiento de las antipartículas en un campo gravitatorio: esto se podría observar comprobando si un haz horizontal de positrones o de antiprotones provenientes de un acelerador se curva hacia arriba o hacia abajo en el campo gravitatorio de la Tierra, pero estas partículas producidas por colisiones se desplazan a velocidades próximas a la de la luz en el vacío, por lo que la curvatura a observar estaría en el orden de un diámetro nuclear por kilómetro de longitud del haz (0, 000 000 000 000 1 cm), y por ahora no es posible medir curvas tan pequeñas.
Si las antipartículas o la antimateria se movieran en sentido inverso a la materia común en un campo gravitatorio, se echaría por tierra el principio de equivalencia y con él a la teoría general de la relatividad, aunque no otras teorías relativistas de la gravitación.[18]
[editar] Antimateria en la ciencia ficción
Como es lógico, la capacidad energética de la antimateria, unida a lo exótico de su concepto, la ha convertido en un referente en obras futuristas o de ciencia ficción, tanto en combustibles como armamentos. Recientemente además se ha especulado con el peligro de los aceleradores de partículas como método de generar antimateria, por su posible robo con fines terroristas en el libro Ángeles y demonios de Dan Brown. Aunque probablemente la nave más popular que utiliza antimateria como combustible sea la Enterprise de la saga Star Trek.
- En la película Avatar, la nave de carga ISV Venture Star emplea dos motores híbridos de fusión/materia-antimateria como energía para la fase de desaceleración cuando se aproxima a la luna Pandora, en el sistema Alfa Centauri. La secuencia se revierte en su regreso a la Tierra.
- En el videojuego Starcraft las naves Scout de los Protoss utilizan para combate aire/aire misiles de antimateria.
- En el videojuego Halo 2, las estaciones defensivas de la UNSC fueron destruidas por cargas explosivas de antimateria dejadas por el Covenant.
- En el videojuego Sins of a Solar Empire, la antimateria es empleada por las naves espaciales para realizar saltos lumínicos entre planetas y sistemas solares, además de otros usos concretos. Las reservas antimatéricas de cada nave se ven modificadas por ciertas anomalías espaciales como la radiación solar generada en las proximidades a una estrella o por las nebulosas magnéticas.
- En la serie Gundam SEED y Gundam SEED Destiny las naves de batalla usan Cañones De Positrones como arma principal (Lohengrin para las naves de clase Izumo, Tanhauser para el minerva, etc.)
- En El Eternauta: El regreso, las "pilas de antimateria" son un combustible valioso, que supuestamente puede servir para viajes en el tiempo.
- En el videojuego Spore, en la fase espacial se pueden comprar misiles y bombas de antimateria.
- En las peliculas de Predator, se cree que el brazalete que usan para la autodestrucción, provoca una explosion antimateria.
- En el juego UFO: Extraterrestrials, las ultimas granadas son de antimateria de color morado.
[editar] Véase también
[editar] Referencias
- ↑ a b «La Antimateria».
- ↑ Difference in direct charge-parity violation between charged and neutral B meson decays,Nature 452, 332-335 (20 de marzo de 2008)
- ↑ «Ciencia Kanija » Nueva teoría del Universo encaja dos de los mayores misterios».
- ↑ «The History fo Antimatter - Antimatter in Cosmology - AMS».
- ↑ «The History fo Antimatter - from 1928 to 1995».
- ↑ «Los físicos intentan crear átomos de antimateria · ELPAÍS.com».
- ↑ «Antimatter and Fusion for rocket propulsion». NASA. Consultado el 21-08-2008.
- ↑ «The monetary density of things - Evil Mad Scientist Laboratories».
- ↑ «Antimatter Questions and Answers».
- ↑ «Extraction of Antiparticles Concentrated in Planetary Magnetic Fields» (pdf). NASA. Consultado el 24-05-2008.
- ↑ http://www.cienciakanija.com/2007/08/14/proyecto-para-almacenar-antimateria-en-una-“papelera”/
- ↑ «Billions of particles of anti-matter created in laboratory».
- ↑ «La antimateria es eficaz contra el cáncer».
- ↑ «El rayo de antimateria más poderoso del mundo».
- ↑ «Motores de Antimateria».
- ↑ «La NASA planea utilizar antimateria para viajar a Marte».
- ↑ «Comparison of Fusion/Antiproton Propulsion systems» (pdf). NASA. Consultado el 24-05-2008.
- ↑ George Gamow (1962), Gravity, Doubleday & Company, New York; Gravedad, Editorial Universitaria de Buenos Aires, 1963, Antigravedad, páginas 124 a 128.
- Este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Antimatter de la Wikipedia en inglés, bajo licencia Creative Commons Compartir Igual 3.0 y GFDL.
[editar] Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Antimateria. Commons- Qué diantre es la antimateria de lacomunidad.elpais.com
6 comentarios
petalofucsia -
petalofucsia -
Todo responde a un orden, la fuerza es orden , ¿opina lo mismo?
Muchos teóricos afirman que antes del orden divino todo era caos, son teorías y religiones, de hecho el antónimos a orden es caos:
Diccionario de sinónimos y antónimos © 2005 Espasa-Calpe:
orden
mandamiento, mandato, decreto, precepto, prescripción, advertencia, disposición, ley, edicto, ordenanza
colocación, estructura, sistema, jerarquía, método
◦Antónimos: descolocación
comunidad, instituto, cofradía, regla, hábito, hermandad
armonía, disciplina, paz, tranquilidad, normalidad, equilibrio, autoridad
◦Antónimos: desorden, caos
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¿Es la fuerza orden?
petalofucsia -
petalofucsia -
Recordemos que la materia ocupa el espacio, reconocible por la ciencia...
No hay una materia que ocupe el espacio, tampoco hay energía, ¿qué puede haber?
¿Alguna sustancia prenatal?
Tal vez sea alguna sustancia aún por definir dentro de la moderna tabla periódica, una antimateria tal vez, sin vida.
Durante los cientos de millones de años que dure el universo tal vez se vaya expandiendo, como también lo puede hacer nuestra capacidad intelectual...
Aunque concebimos el universo como infinito, la vida no tiene por qué ser infinita, y la materia tiene vida, ¿entendemos que el numero de personas sea infinito?
¿son tal vez nociones matemáticas de lo infinito, como la vida lo es y los números lo son, el espacio también ha de serlo?
¿que nazcan continuamente seres vivos?
Esto es mi noción del espacio y de la vida, afuera no hay vida y no hay espacio adentro hay vida y hay espacio.
Habra cualquier otra sustancia sin expandirse de la tabla periódica.
Puede que afuera haya una sustancia sin peso y sin expandirse, sin vida todavía o prenatal...
Tal como concibo el mundo, la materia posee vida y ocupa un espacio, materia sin vida ¿ocuparia este espacio?
Recordemos que la materia pesa y se expande...
petalofucsia -
petalofucsia -