ANTIMATERIA

ANTIMATERIA
Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Diana Lucia Gómez Molina
Cód. 244492
Mayo de 2010
RESUMEN
La aparente ausencia de antimateria en nuestra galaxia es una observación de extraordinario
interés en Astrofísica de Partículas, la Astrofísica de Altas Energías y la Cosmología. La hipótesis del
Big Bang para el origen del Universo predice que, inmediatamente después de la gran explosión
inicial, el Universo era simétrico en materia y antimateria. Las medidas realizadas hasta la fecha,
de insatisfactoria precisión, no han detectado cantidades significativas de antimateria. La
explicación de cómo el Universo ha evolucionado desde una configuración inicial simétrica (igual
cantidad de materia y antimateria) a la situación actual (abrumadora preponderancia de materia
en detrimento de antimateria) es un problema ciertamente fascinante y de gran actualidad.
1. INTRODUCCION.
La historia de la antimateria se inicia en 1928
con un joven físico llamado Paul Dirac,
Figura 1, y una ecuación matemática, esta de
alguna manera, predijo la existencia de un
anti-mundo idéntico al nuestro, pero hecho
de antimateria. ¿Era esto posible? en caso
afirmativo, dónde y cómo podríamos buscar
esta antimateria?
2. HISTORIA
La teoría de la antimateria fue propuesta en
1931 por el físico británico P.A.M. Dirac,
Premio Nobel de Física en 1933. Dirac en
1931, publicaría dos artículos de excepcional
importancia, “A Theory of Electrons and
Protons” y “Quantized Singularities in the
Electromagnetic Field”, en el primero de los
Figura 1. Paul A.M.Dirac (1902-1984), Premio Nobel
de Física 1933.
cuales se introducía la energía negativa de
los electrones (huecos) y se intentaba
identificar estos huecos con protones. En el
artículo segundo se predecía la existencia del
anti-electrón y del antiprotón y se indicaba la
posible existencia de monopolos magnéticos.
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Antimateria
Dirac especulaba que, si se aceptaba la idea
de una simetría completa entre partículas
con cargas eléctricas positivas y negativas,
debería considerarse que la observada
preponderancia de electrones negativos y
protones positivos en la Tierra, y
posiblemente en todo el sistema solar, era
un mero accidente y apuntaba la posibilidad
de que para otras estrellas ocurriese
exactamente lo contrario, esto es, que
estuviesen formadas por electrones positivos
(positrones)
y
protones
negativos
(antiprotones).
En 1932 el físico norteamericano Carl D.
Anderson (1905-1991, obtuvo la primera
evidencia experimental acerca de la
existencia de positrones estudiando la
radiación cósmica cargada con cámaras de
niebla, con este descubrimiento se
confirmaría la teoría de la antimateria de
Dirac.
Posteriormente, en 1955 un grupo de
investigadores trabajando en el Betatrón del
Lawrence Berkeley Laboratory obtuvo la
primera evidencia experimental acerca de la
existencia del antiprotón, el descubrimiento
de este se llevo a cabo mediante un
experimento que utilizaba haces de
partículas producidas en un acelerador, este
hecho marca el final de una época dominada
por el estudio de la radiación cósmica como
técnica para descubrir nuevas partículas
elementales.
Cuando Dirac formuló a principios de los
años 30 su teoría de la antimateria, la
comunidad científica consideró que se
trataba de un interesante ejercicio
intelectual con poca o nula relevancia
práctica. Como suele suceder con frecuencia
en el campo de la investigación básica, los
hechos han venido a demostrar lo contrario.
Por un lado, desde hace más de cuatro
décadas es posible crear artificialmente en
los laboratorios haces de antimateria,
especialmente de positrones y antiprotones.
Hoy existe incontestable evidencia de que
para cada partícula elemental existe su
correspondiente antipartícula, de la que sólo
se diferencia en el signo opuesto de algunas
de sus propiedades estáticas como, por
ejemplo, la carga eléctrica. Esta constatación
es igualmente válida para los núcleos
atómicos y los propios átomos. Desde hace
décadas la antimateria es utilizada de
manera rutinaria en los laboratorios de Física
de Altas Energías como, por ejemplo, el
CERN.
2.
¿QUÉ
SECRETOS
ANTIMATERIA?
ESCONDE
LA
Cuando el universo se estaba formando se
cree que contenía más que la materia
ordinaria que ahora es parte de lo que nos
rodea, los científicos creen que contenía una
cantidad equivalente de antimateria, la
gemela de la materia. La antimateria es
exactamente como la materia, con la
diferencia de que tiene una carga
completamente diferente.
En nuestro universo los opuestos se atraen y
por eso las partículas y antipartículas están
asociadas, es de pensar que son una para la
otra, pero cada vez que entra en contacto la
materia con la antimateria el resultado es el
mismo se aniquila una a la otra, al chocar la
materia y la antimateria desaparecen, pero
la energía no desaparece emerge de nuevo
en forma de dos rayos gamma llenos de
energía acumulada en una minúscula de
masa.
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Antimateria
Si tomamos la materia y la antimateria y las
combinamos habrá una explosión, de hecho
esta colisión es una de las grandes fuentes
de energía en el universo, por su gran
volatilidad al contacto se genera un gran
potencial energético.
3. IMPORTANCIA DE LA ANTIMATERIA.
Uno de los grandes misterios del universo
tiene que ver con el paradero de la
antimateria, si había la misma cantidad de
materia y antimateria en los inicios del
universo entonces ¿donde esta la
antimateria ahora? En cualquier parte del
espacio que vemos encontramos materia
ordinaria, no encontramos antimateria, solo
hay una pequeña cantidad de antimateria
que viene del centro de nuestra vía láctea.
Lo que hace que la antimateria el más
fascinante de los materiales es su densidad
de energía casi insondable. Es, simplemente,
la fuente de combustible más eficiente a la
física conocida. Esto es claramente explicado
en, muy posiblemente, la famosa ecuación
de la mayoría de todos los tiempos, E = mc 2,
la expresión de la energía inherente
contenida dentro de toda la materia. Como
un simple ejemplo, 1 kg de materia contiene
9 × 10 ^ 16J de energía, o en términos más
simples, alrededor de cinco toneladas de
antimateria sería teóricamente suficiente
para alimentar de energía todo el consumo
del mundo por un solo año.
El porque nuestro universo parece estar
hecho únicamente de materia y hay poca
antimateria a la vista, es un misterio, hasta el
momento no ha podido ser explicado, pero
se ha intentado buscar una explicación. Una
posibilidad es que quizá antes haya habido
un porcentaje levemente mayor de materia
que antimateria, así que mientras partículas
y antipartículas chocaban en una guerra a
muerte, por así decirlo,
una pequeña
cantidad de materia sobrevivió. Los restos
somos nosotros, somos el resto de esa lucha
de energía que fue liberada por la colisión de
la materia y la antimateria en un momento
en el tiempo.
Aun no ha sido posible explicar el porque de
esa asimetría entre la materia y la
antimateria. Pero aunque la materia
prevaleció para formar todo lo que vemos
ahora a nuestro alrededor puede que
galaxias distantes o regiones del espacio
donde la antimateria aun impere, es posible
que haya galaxias enteras formadas por
antimateria.
El interés en la antimateria se debe a que la
antimateria ofrece un potencial tan alto, y
también pasa a ser la más fascinante de los
materiales.
CONCLUSIONES
En este trabajo hemos tratado de presentar
algunos
conceptos
o
fenómenos
(antimateria).
Es
ilustrativo
hacer
notar
que
descubrimientos, como el de la antimateria,
que en su momento tuvieron un interés
esencialmente académico, han generado
aplicaciones prácticas extraordinarias y
contribuido a desarrollar nuevas tecnologías
que han permitido progresar en el
interminable proceso de hacer acopio de
conocimiento.
La Ciencia produce resultados que con
frecuencia desafían la intuición humana. Es
uno de sus aspectos fascinantes. Como
también lo es que muchos de estos
inesperados resultados hayan propiciado
3
Antimateria
cambios radicales en la forma de vida de los
seres humanos.
REFERENCIAS
 http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern
/antimatter/index.html
 http://www.icarusinterstellar.org/blog/antim
atter-propulsion-beginnings-true-interstellarflight/
 A. G. Cohen, A. de Rujula, S. L. Glashow
(1998): “a matter-antimatter universe?” , The
astrophysical journal, pp. 495:539
 P. Chardonnet, P. Salati, R. Taillet. (1999):
“Antimatter cosmic rays”.
 Dolgov. (2001): “Matter-antimatter domains
in the universe”, Nuclear Physics B (Proc.
Suppl.), 95, pp. 42-46.
 P. Chardonnet, J. Orloff, P. Saliti (1997):”The
production of anti-mater in our galaxy”,
PHYSICS LETTERS B, pp. 313;320
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