“¿Qué es la antimateria?” publicado en

“¿Qué es la antimateria?”
publicado en Scientific American Abril 2002 p.99
Traducción libre por JQF
Pregunta de R. Bingham de Lakewood Colorado, responde Michael Barnett del Lawrence
Berkeley National Laboratory y Helen R. Quinn del Stanford Linear Accelerator. Algunas
partes han sido extraídas del libro The Charm of Strange Quarks
En 1930 Paul Dirac formuló una teoría cuántica para el movimiento de los electrones en
los campos eléctricos y magnéticos, la primera teoría que incluyó de manera apropiada
la teoría especial de la relatividad de Einstein en éste contexto. Esta teoría llevó a una
sorprendente predicción -las ecuaciones que describieron al electrón también
describieron, y de hecho requerían, la existencia de otro tipo de partícula que tuviera
exactamente la misma masa del electrón pero con carga positiva en lugar de una carga
negativa. Esta partícula, que se denomina positrón, es la antipartícula del electrón y fue
el primer ejemplo de antimateria.
El descubrimiento del positrón en experimentos confirmó la notable predicción de la
antimateria en la teoría de Dirac. Una fotografía tomada por Carl D. Anderson en una
cámara de niebla1 mostraba una partícula entrando a una
placa de plomo desde abajo y pasando a través de ella.
La dirección de la curvatura de la trayectoria, causada por
el campo magnético, indicaba que se trataba de una
partícula cargada positivamente pero que tenía la misma
masa y características de un electrón.
Las predicciones de Dirac no aplican únicamente al
electrón sino a todos los constituyentes fundamentales de
la materia (las partículas). Cada tipo de partícula debe
tener su antipartícula correspondiente. Todas las
propiedades restantes están muy relacionadas pero los
signos de todas las cargas están invertidos. Por ejemplo: el protón tiene una carga
eléctrica positiva pero el antiprotón tiene una carga eléctrica negativa.
No existe diferencia intrínseca entre partículas y antipartículas, ellas parecen tener el
mismo status en todas las teorías de partículas. Pero ciertamente es dramática la
diferencia en el número de estos objetos que encontramos en el mundo que nos rodea.
Todo el universo está hecho de materia, pero la antimateria que se produce en los
laboratorios desaparece rápidamente porque se encuentra y es aniquilada por las
partículas de materia.
Las teorías modernas de la física y la evolución del universo sugieren y requieren, que la
materia y la antimateria se haya encontrado en las mismas proporciones durante los
primeros instantes del universo. Los científicos intentan explicar ahora por qué la
antimateria es tan escasa en el presente.
1
La cámara de niebla (ver imagen inserta), también conocida como la cámara de Wilson, es
usada con partículas de radiación ionizante. En su forma más elemental, una cámara de
niebla es un ambiente sellado que contiene vapor de agua superfrío y supersaturado.
Cuando un particular alfa (núcleos de helio) o beta (electrones) interactúa con esta mezcla la
ioniza. Los iones resultantes actúan como núcleos de condensación, alrededor de los cuales
se forma niebla (por que la mezcla está en el punto de condensación). Las altas energías de
las partículas alfa o beta implica que dejarán un rastro debido a los muchos iones que han
generado en su desplazamiento. Estos rastros tienen formas particulares según el tipo de
particular.