Un misterio subatómico: ¿a dónde se fue toda la antimateria?
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A menudo estamos familiarizados con términos que, cuando nos ponemos a pensar, no comprendemos bien. La antimateria es quizás uno de ellos, a pesar de ser parte de la esencia misma de la razón de nuestra existencia.
Efectivamente, tremendamente relevante.
Pero para entender por qué, empecemos por lo básico: ¿qué es exactamente?
"Es parecida a la materia normal, solo que es lo opuesto", le dijo a la BBC el cosmólogo Andrew Pontzen, y nos dejó casi tan confundidos como al principio.
"Si por ejemplo piensas en uno de los componentes de los átomos, el electrón, que tiene una carga eléctrica negativa, su contraparte antimateria es la que llamamos positrón, cuya carga eléctrica es positiva".
Ya: es lo mismo pero no es igual... pero, ¿la podemos ver o tocar?
"En principio, la podrías ver, si hiciéramos suficiente antimateria, pero si tratas de tocarla recibirías un tremendo shock porque el contacto entre materia y antimateria ocasiona su aniquilación mutua; es decir, si le estrecharas la mano a una persona hecha de antimateria, probablemente tú y ella morirían".
Si todo esto te suena raro, te advierto que hay más por venir, pero no vale la pena darse por vencido ante lo fascinante.
¿Cómo supimos de su existencia?
La idea original sobre la antimateria fue concebida por un matemático de la Universidad de Cambridge llamado Paul Dirac en 1928.
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"Su predicción es una de esas cosas que hasta el día de hoy me hace sentir extrañamente perturbado", confesó el físico Frank Close, autor de "Antimateria".
"Dirac estaba tratando de tomar las dos grandes teorías del siglo XX -la teoría de la relatividad especial, de Albert Einstein, y la teoría cuántica- y aplicarlas para hacer una teoría del electrón.
"Lo que notó fue que, extrañamente, las sumas no cuadraban a menos de que hubiera un opuesto al electrón, lo que ahora llamamos positrón.
"Es decir, las matemáticas dictaban que los electrones no podían existir sin positrones".
Tres o cuatro años más tarde, los positrones fueron descubiertos en la radiación cósmica que nos bombardea desde el espacio ultraterreste constantemente.
"Lo que me espeluzna es que las matemáticas sabían de la existencia de la antimateria antes que nosotros", señala Close.
Los positrones fueron detectados usando cámaras de niebla o cámaras de Wilson, que son esencialmente cajas llenas de vapor de agua superenfriado y supersaturado. Al pasar, las partículas dejan una estela o traza y cada una es distinta: la del electrón, por ejemplo, es fina.
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Cuando se les aplica un campo magnético, las partículas cargadas se curvan en diferentes sentidos, dependiendo de su energía. El descubrimiento del positrón se dio cuando una fotografía mostró que se comportaba de manera idéntica al electrón, pero se curvaba en el sentido opuesto.
Así que está aquí... pero ¿dónde?
Si sabemos que estamos siendo bombardeados por radiación cósmica, y que en ella llegan positrones a la Tierra, debemos poderlos encontrar por ahí, ¿no?
Pues no. Según Pontzen, es tan difícil encontrarlos que la mejor manera de obtenerlos es fabricándolos... pero, ¿cómo se fabrica la antimateria?
"Básicamente, de la misma forma que los físicos de partículas hacen todo: con choques. ¡Esa es la solución que tienen para cualquier problema!
"Si el choque es lo suficientemente fuerte, creas mucha energía y se producen un montón de partículas".
Con tal receta, dos décadas después del positrón, y utilizando el Bevatron, el primer acelerador de partículas, fue descubierto el antiprotón -un protón con carga negativa-, en 1955.
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Un año más tarde, el Bevatrón produjo un antineutrón, que se sumó al creciente zoológico de antimateria.
El primer antiátomo completo fue creado en CERN en 1995, disparando antiprotones a aglomeraciones de xenón para crear antihidrógeno.
Pero, entonces, si cada átomo tiene un doble opuesto, ¿cuán grande es la antimateria?
"Hasta donde sabemos, podríamos generar una anti tabla periódica completa, lo que pasa es que es un reto tecnológico inmenso, pues tienes que manipular todas esos fragmentos subatómicos sin tocarlos jamás", señala Pontzen.
En teoría, si hay esa anti tabla periódica, podría haber un antiplaneta o un antiuniverso.
"Efectivamente... y ese es uno de los grandes misterios: si es posible construir cualquier cosa con antipartículas, ¿por qué nuestro Universo está hecho de partículas normales?", postula el cosmólogo.
"Intentando responder esa pregunta llegas a los misterios más profundos en Física, que aún no han sido resueltos.
"Pero esencialmente algo que tiene que ser cierto es que debió haber alguna forma en la que el Universo temprano distinguió entre la materia y la antimateria.
"De no haber sido así, después del Big Bang, cuando todo estaba cerca de todo, toda la materia y toda la antimateria se habrían aniquilado mutuamente, y lo que habría quedado sería un Universo muy aburrido compuesto solamente de radiación".
¡Uff!
Así que no sabemos por qué el Universo no estalló, es decir, por qué el Big Bang no fue seguido por otro Big Bang producido por el encuentro entre la materia y la antimateria.
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Y se sospecha que debe haber grandes áreas de antimateria en algún lugar del Universo, aunque aún no hemos podido encontrarlas.
De hecho, durante la última década, la Estación Espacial Internacional ha estado tratando de detectar cualquier rastro de antihelio que haya quedado tras el Big Bang, sin éxito.
Hasta donde sabemos, todo lo que hay en varios cientos de millones de años luz está hecho de materia.
Entonces, ¿a dónde se fue la antimateria?
No lo sabemos con certeza, y quien logre averiguarlo seguramente recibirá un Premio Nobel.
Existe una teoría que dice que la materia y la antimateria no son espejos perfectos entre sí. Y que, con el tiempo, esas imperfecciones llevaron a que la materia venciera a la antimateria para crear estrellas, planetas y galaxias.
Así están las cosas.
Pero no te vamos a dejar con nada más que dudas: te tenemos una sorpresa antes de terminar.
Se trata de un lugar en el que ciertamente puedes encontrar antimateria.
Aquí en la Tierra
¿Has oído hablar de la exploración PET?
Su nombre completo es Tomografía por Emisión de Positrones (PET corresponde a sus siglas en inglés).
Le permite a los doctores visualizar lo que está ocurriendo dentro de tu cuerpo.
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Para hacerlo, básicamente, te inyectan un marcador radiactivo que viaja por tu cuerpo en el torrente sanguíneo que se degrada para crear un positrón, y tú te acuestas en un tubo masivo que tiene una bobina adentro.
Pero para una explicación más científica de lo que ocurre luego, consultamos a la neurocientífica Sophie Scott.
"Lo que ocurre es que, muy pronto, el positrón se encuentra con un electrón y se aniquilan, y entonces salen dos fotones en direcciones opuestas y la bobina los detecta.
"Eso es lo que medimos. Como hay mucha sangre fluyendo por el cerebro, si en ese momento estás usando tu cerebro para hacer una tarea específica, más sangre será dirigida a esa parte del cerebro, así que los cambios en los lugares en los que detectamos esos fotones nos dan información sobre las áreas reclutadas para cumplir esa tarea".
Este es el uso más práctico de la antimateria, y no sólo sirve para la investigación sino también para resolver problemas médicos puntuales.
"Los tumores, por ejemplo, tienden a tener flujos de sangre con características distintas, así que muchas de las exploraciones PET se hacen para detectar tumores. También se usan para ver cómo está funcionando el corazón, y ese tipo de cosas".
De manera que, aunque sigue siendo un enigma envuelto en un misterio, y a pesar de que difícilmente la podemos ver, jamás la debemos tocar y ni siquiera hemos logrado encontrar mucha, la antimateria ha ayudado a salvar muchas de vida
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