Antimateria

¿Es esta la fuente de energía del futuro?

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La ciencia, frecuentemente, ha aguijoneado la imaginación de los literatos, dando origen a lo que hoy llamamos "ficción científica". A veces lo que la ficción científica ha ideado, la ciencia lo logra y supera en la realidad. Buenos ejemplos lo constituyen algunas novelas de Julio Verne (20.000 leguas de viaje submarino, De la Tierra a la Luna). Otras veces, la ficción ha seguido siendo ficción ya que lo creado por la mente, la ciencia no ha podido realizarlo. Tal es el caso de algunas narraciones de H. G. Wells (El hombre invisible, La máquina del tiempo). Aun las matemáticas que son un sistema lógico-deductivo de carácter abstracto al producir geometrías no euclideas y espacio de más de tres dimensiones, han dado pie a suficientes ficciones "cabelladas" y descabelladas. El cuadrimensional espacio de Minskowski, popularizado por Einstein, sigue apareciendo en contextos un tanto fantasiosos.

La ficción científica suele originarse en los conocimientos de una época. La ciencia decimonónica nos dejó a Verne y Wells. La ficción científica actual tiende a ser atómico-galáctica-interestelar.

La antimateria ha dado (y seguirá dando) pie para especulaciones, literarias o no. Podemos decir que la antimateria pertenece a la era atómica y que su origen podemos ponerlo en el año 1928 en que, Paul Dirac, físico británico, perteneciente al conjunto de aquellos que saben mucho, pero que no lo saben comunicar a los demás (de moda están aquellos que no saben nada pero que lo comunican muy bien) y, por tanto, lo hubiesen corrido de aquellas universidades dominadas por la pedagogía (del griego "país": niño), quien, en el año mencionado, presentó una ecuación según la cual debería existir una partícula con todas la características del electrón, salvo que en vez de tener, como este, carga negativa, debería de tener carga positiva. A pesar de las dudas sobre la existencia de esta partícula, Dirac, un enamorado de la estética, convencido de la belleza de su formalismo matemático, insistió en su validez. Cuatro años después C.D. Anderson, en California, detectaba la partícula, cuya existencia había postulado Dirac, en las radiaciones cósmicas. Dichosamente, las universidades británicas le daban más crédito al conocimiento que a la "conducción de los niños" (pedagogía), y Dirac siguió en su puesto de profesor. Pese a su incapacidad de comunicarse, ganó el Premio Nobel en 1933. Al "electrón positivo" se le dio el nombre de positrón. Luego fue posible producir estas partículas en el laboratorio. De manera simplificada el proceso puede ser descrito de la manera siguiente: si se hace incidir una radiación gamma sobre un núcleo atómico, bajo ciertas circunstancias se produce un positrón, con la particularidad de que, simultánea y obligatoriamente, se produce un electrón. Por otra parte, si un electrón y un positrón chocan se destruyen mutuamente, convirtiéndose en radiación gamma. Al descubrirse en 1955, en California, el antipotrón (o sea una partícula con características del protón, pero que, en vez de tener carga positiva como este tiene carga negativa), se inició la búsqueda de las antipartículas, o sea, aquellas que corresponden a las partículas atómicas usuales, pero de carga opuesta. Lo interesante es que, como se mencionó en el caso del par electrón-positrón, solo pueden ser fabricadas en pares; si se fabrica una de ellas, se fabricará también su correspondiente "anti". Para aniquilar una de ellas, necesitamos obligatoriamente sacrificar a su "anticorrespondiente".

Si bien es cierto que tanto las partículas como las antipartículas son materia, también es cierto que la materia, tal y como la conocemos con propiedades físicas y químicas (punto de fusión, dureza, capacidad de formar compuestos, color, olor, sabor...) está compuesta de átomos. Los elementos hidrógeno, hierro, plomo, aluminio... están formados por átomos y, mejor aún, por moléculas. Así, aunque las antipartículas son materia, seguían siendo "materia inmaterial". Un átomo está constituido por un núcleo compuesto por protones y neutrones y algunos electrones "girando" a su alrededor. Respecto a los neutrones, como estos no tienen carga eléctrica, no poseen su correspondiente antipartícula. Dado el conocimiento ganado sobre el átomo, no era difícil caer en la idea de construir antiátomos. Se trataría de tener un núcleo formado por antiprotones, con positrones girando a su alrededor. De lograrse esto, podríamos decir que hemos creado la antimateria propiamente dicha. Esto fue lo que sucedió en el CERN (Conseil Européen pour la Rechersche Nucléaire), el más grande laboratorio nuclerar de Europa situado en Ginebra, en días pasados. Un equipo de trabajo dirigido por el físico alemán Walter Oelert, logró producir un antiátomo de hidrógeno, o sea, un antielectrón girando alrededor de un antiprotón. Usando un acelerador de partículas gigantesco) cerca de 8,6 km de radio), se lanzó una corriente de antiprotones contra un chorro de gas xenón. El choque de antiprotones con este gas produce pares de electrones y positrones. Algunos de estos últimos cayeron en la órbita de los antiprotones generándose así, por primera vez un átomo de antihidrógeno. Los detectores, colocados ad hoc, mostraron inequívocamente su existencia. Se había logrado crear la antimateria.

Como ya hemos señalado, al crear antipartículas se crean, automáticamente, las correspondientes partículas y viceversa y, además, partículas y antipartículas no pueden existir juntas, ya que se anulan. Sabemos que nuestro universo está constituido por partículas. En él, las antipartículas son una rareza. Agreguemos que por las razones expuestas, partículas y antipartículas no pueden subsistir juntas sino un tiempo extremadamente pequeño. Dado todo esto, empiezan, entonces las preguntas que lindan con la ciencia ficción: si al generar partículas se generan el mismo número de antipartículas ¿Dónde están las antipartículas? En el momento del "Big Bang", tienen que haberse producido en igual número tanto las unas como las otras. Hipótesis: partículas y antipartículas se separaron en universos diferentes, uno constituido por materia y el otro por antimateria. Si ese fuese el caso, tendríamos un universo dual que podríamos darle el nombre de "Di-verso" o, eventualmente, un "Poly-verso". ¿Son estos idénticos salvo las diferencias ya anotadas? ¿Siguieron el mismo desarrollo, o sea, en ese antiuniverso un anti-Oelert acaba de fabricar un átomo de hidrógeno en su anti-CERN?

Otra posibilidad es la siguiente: dentro del universo hay cúmulos de materia y cúmulos de antimateria, o sea, que existen galaxias completas formadas por antimateria. Nosotros, desde aquí y por el momento, no tenemos cómo diferenciar si una galaxia determinada está constituida por materia o antimateria. Lo que sí podemos decir es que de chocar una antigalaxia con una galaxia se exterminarían mutuamente liberando cantidades inimaginables de energía.

Podemos, todavía agregar con conjeturas, de carácter práctico. Al chocar materia y antimateria se libera totalmente la energía contenida en ellas. Pensemos que en la poderosa energía nuclear solamente estamos aprovechando la energía de cohesión que mantiene unido al núcleo atómico. En el caso materia-antimateria estaríamos transformando la materia totalmente en energía. La energía liberada en este proceso podría calcularse, fácilmente, utilizando la fórmula de Einstein (la energía es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz). Así, por ejemplo, con 0,15 gramo de antiprotones (aproximadamente la masa de una gota de lluvia) tendríamos energía suficiente para enviar un vehículo espacial a Marte ¿Es la antimateria la fuente de energía del futuro? Esta pregunta se perfila como interesante tanto para civiles como para militares. Por mi parte, diré que no lo creo: para crear antimateria necesitamos invertir una cantidad de energía (de nuevo calculada mediante la fórmula de Einstein) del mismo calibre de la que liberaríamos posteriormente. Creo que esto lo puede demostrar, fácilmente, la cuenta que por concepto de energía eléctrica, tendrá que pagar el CERN durante el tiempo que se hizo el experimento.