La antimateria

Después de la teoría de la relatividad especial de Einstein, del principio de equivalencia y de la teoría de la mecánica cuántica, Paul Dirac, que fue uno de los colaboradores en la teoría de la mecánica cuántica, encontró al calcular los niveles de energía, que, así como los resultados matemáticos daban positivo también daban resultados de energía negativa. Este resultado negativo que descubrió Dirac no tenía una explicación precisa, excepto que era como un hoyo que podía ocultar al electrón si éste caía dentro de él. En 1932, Carl Anderson[1] descubrió, mientras observaba la radiación cósmica, una partícula que tenía la masa del electrón, pero de carga positiva llamada positrón o antielectrón, y este era el hoyo del electrón que, al caer en él, ocultaba a ambos.

De esta manera comenzó la etapa de los descubrimientos de partículas de antimateria, donde posteriormente, se descubrieron otras antipartículas.

Las antipartículas tienen la misma masa que su correspondiente partícula de materia, pero por lo general[2] tienen una carga opuesta, y en algunos casos las piezas de la antipartícula (los quarks) llevan carga opuestas a las piezas de la partícula de materia, como en el neutrón, que es de signo neutro.

El electrón: lleva signo negativo, y el antielectrón o positrón lleva signo positivo.

El protón: lleva signo positivo y el antiprotón lleva signo negativo.

El neutrón: no lleva signo negativo ni positivo, e igualmente el antineutrón. Sin embargo, ambos están formados por quarks que tienen cargas opuestas unos con otros.

Si la antimateria choca con la materia, ambas se aniquilan liberando una gran cantidad de energía. Del mismo modo, los fotones de alta energía, como los fotones de rayos gamma, pueden transforman su enorme energía en una partícula de materia y una partícula de antimateria, como los electrones y los positrones, dentro del marco de la ley de Einstein: E = mc2.

Al comienzo de la formación del universo, los fotones tenían una enorme energía. Por eso los pares de partículas de materia y antimateria continuamente aparecían y se aniquilaban dejando fotones de alta energía que luego, de la misma manera, volverían a repetir el ciclo.

Un equipo de investigadores logró la síntesis de átomos de antihidrógeno, aunque no pudieron conservarlos sino una mínima fracción de segundo, puesto que la antimateria no puede conservarse dentro de un recipiente de materia; porque juntas, ambas se aniquilan. El modo de conservar la antimateria es reteniéndola dentro de las dos paredes de un campo magnético fuerte, pero este campo no impide que los átomos de materia lo penetren. Por lo tanto, mientras esté rodeada de materia, la vida de la antimateria sintética es corta.

Sigue habiendo una cuestión muy importante sobre la antimateria, y es que el modelo estándar supone que el universo material se formó como resultado de la preponderancia de las partículas de materia en una proporción de una por cada mil millones al comienzo de la formación del universo. No se encuentra ninguna causa que justifique esta preponderancia. Por eso, sería muy lógico suponer que existe antimateria en uno de los confines del universo, talvez en un rincón lejano de la materia que observamos. Puesto que, si la antimateria estuviera presente dentro del alcance de la materia, y hubiera un choque entre un bloque de materia y otro de antimateria del tamaño de una estrella, la energía generada según la ley de Einstein E = mc2 por su aniquilación sería enorme, talvez se pueda estimar equivalente a la energía de millones de estrellas.

Una energía de esta magnitud liberada de una vez, inevitablemente podría ser observada, aunque fuera en las galaxias más lejanas, especialmente con los grandes avances de la astronomía. Entonces, si hay antimateria presente, debería estar en otro rincón del universo, no en un rincón donde estén los cúmulos de galaxias de materia que vemos, conocemos y en los que vivimos.

«Con todo, actualmente el universo parece inquietantemente desequilibrado. Esperamos que las partículas y las antipartículas existan en igual número, pero nos encontramos con un cosmos dominado por las partículas corrientes, que parecen la mar de felices sin sus antipartículas. ¿El desequilibrio se explica mediante ciertas bolsas ocultas de antimateria en el universo? Durante el universo temprano, ¿se violó alguna ley de la física (o regía alguna ley física desconocida), lo cual decantó para siempre el equilibrio a favor de la materia con respecto a la antimateria? Tal vez no conozcamos nunca las respuestas a estas preguntas».[3]


[1] Carl Anderson (1905 – 1991), fue un astrónomo y físico estadounidense.

[2] El neutrón, a pesar de tener carga neutra, también tiene su contraparte que también tiene carga neutra.

[3] Fuente: Tyson & Goldsmith, Orígenes, pág. 65.


Del libro La ilusión del ateísmo del Imam Ahmed Alhasan (a)