Prueba de gravedad: la antimateria cae, pero ¿adónde se fue todo?
Desde Star Trek hasta las exploraciones PET, la antimateria ha emocionado y preocupado a la humanidad. Ahora, los científicos han resuelto un misterio clave.
Uno de los grandes misterios de la física ha sido resuelto: ¿Cómo cae la antimateria…?
No es una pregunta que mantenga despierta a la mayoría de la gente por la noche, pero algunos físicos han estado esperando su respuesta durante años.
Los científicos del CERN, el acelerador de partículas más grande del mundo en Suiza , anunciaron el miércoles que un experimento innovador había confirmado que la antimateria cae con la gravedad, como todo lo demás. Pero eso sólo deja a los científicos haciendo más preguntas sobre este curioso material.
¿Qué es la antimateria?
En Star Trek, la antimateria impulsó el motor warp de la nave Starship Enterprise hasta el siglo 23 (y se utilizó en algunos de sus torpedos). Es una premisa tentadora, basada en un fenómeno real.
En 1928, el matemático británico Paul Dirac vio antimateria en una ecuación matemática. Estaba resolviendo partes de la mecánica cuántica cuando se dio cuenta de que un electrón (una de las partículas fundamentales del universo) podría ser su propio opuesto.
En otras palabras, podría haber electrones negativos (materia) y electrones positivos (o positrones (antimateria). De hecho, no era sólo una posibilidad: Dirac concluyó que la antimateria tenía que estar ahí. Las matemáticas eran claras, incluso si la partícula aún no había sido observada. (La ecuación de Dirac está grabada en su tumba)
Hasta que fue, apenas dos años después, cuando se descubrió antimateria en la naturaleza en las estelas de rayos cósmicos detectadas durante una misión en globo. Ha sido estudiado desde entonces.
Hoy en día, los médicos utilizan antipartículas en medicina: en máquinas de escaneo PET que examinan nuestra piel en busca de cánceres o función cardíaca. Estos producen una parte de la antimateria (la P significa positrón), pero no el antiátomo completo.
No es malo que no se puedan encontrar antiátomos completos, porque cuando la antimateria se encuentra con la materia normal (la materia que nos forma a nosotros y al mundo que nos rodea) los dos explotan con la liberación de energía más poderosa que los científicos conocen. La explosión está tan llena de energía que la NASA estudió el uso de explosiones de antimateria y materia para impulsar naves espaciales y cubrir distancias enormes (los diseños siguen siendo puramente teóricos).
Desaparecido en la naturaleza
Pero es la falta de antimateria lo que sigue siendo uno de los grandes misterios sin resolver de la física: si el modelo estándar de la física es correcto, debería haber aparecido la misma cantidad de antimateria que de materia en esos primeros momentos calientes después del Big Bang.
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Los dos opuestos, si se hubieran creado en igual medida, habrían chocado, aniquilándose uno al otro casi instantáneamente, dejando nada más que un cielo blanco lleno de energía erizada y sin restos de materia alguna.
Sin embargo, aquí estamos, 14 mil millones de años después, hechos de materia. Desde Dirac, los físicos se han estado rascando la cabeza, preguntándose a dónde fue la antimateria, o si alguna vez estuvo allí para empezar.
Pero hay algo de antimateria aquí mismo en la Tierra: se ha fabricado en el CERN, en muestras infinitamente diminutas y a un coste increíble. Durante más de una década, los científicos han estado ensamblando “átomos” de antimateria pieza por pieza y atrapándolos en botellas magnéticas de alta tecnología.
Quieren saber cómo funcionan, por qué no se encuentran en la naturaleza y por qué el universo parece haber “elegido” la materia que conocemos.
Pero sobre todo querían dejarlo caer, para ver si caía hacia arriba. Porque si así fuera, habría sumido a la física en una crisis total. La gravedad habría tenido un vacío legal.
La prueba de gravedad
Saber cómo caen los objetos siempre ha fascinado a los científicos porque es la forma en que los humanos pueden ver en juego una ley fundamental e invisible de la naturaleza.
El experimento ALPHA del CERN ha producido sólo una pequeña cantidad, una cienmillonésima de gramo de antihidrógeno, para que los físicos pudieran realizar experimentos básicos con él. Utilizaron el famoso acelerador de partículas del CERN para generar antiprotones. Utilizaron isótopos radiactivos para producir positrones, de forma similar a como se fabrican para las exploraciones PET.
Luego, aprendieron cómo combinarlos en “átomos” de antimateria, atraparlos en campos magnéticos, ralentizarlos, sujetarlos para que no se aniquilen en los bordes de sus contenedores y, finalmente, colocar esos contenedores en posición vertical, en lugar de horizontalmente. para probar cómo reaccionan a la gravedad. Cada uno de estos pasos requirió años, nuevos cálculos, financiación constante e ingeniosas soluciones de ingeniería.
"Queremos probar que cada propiedad que sabemos que tiene la materia, la antimateria la tiene, o tal vez no", explicó Rebecca Suárez, física experimental de la Universidad de Uppsala en Suecia, que no participó en el proyecto. "Porque cualquier pequeño detalle allí podría explicar lo que pasó con la antimateria".
La mayoría de los físicos asumieron que la antimateria no "caería" hacia arriba, pero no podían decirlo hasta que se demostrara.
Patrice Pérez, portavoz de un experimento de antimateria en el CERN llamado GBAR, intentó resumir el problema en una entrevista con Al Jazeera en julio. Si la antimateria cayera hacia arriba, en contraposición a la gravedad, dijo, “una de las piedras angulares de la relatividad general [de Albert Einstein] estaría equivocada, el principio de equivalencia [que dice] si dejas caer cualquier objeto en la Tierra, debería caer en el misma tasa."
“Si encontráramos algo diferente, sería una revolución completa. No sabríamos qué hacer... Significaría que no entendemos la física, no entendemos la naturaleza en absoluto”.
Pérez ha trabajado en experimentos para capturar y estabilizar la antimateria durante décadas en laboratorios de física serios y serios, pero la pregunta de si podría caer hacia arriba o si podría ser combustible para naves espaciales lo hizo reír.
En resumen, dijo sobre la caída de la antigravedad, "nadie lo cree".
Después de casi dos décadas de trabajo, los científicos que lideraron el experimento vertieron unas pocas docenas de “átomos” de antimateria en un tubo vertical de alta tecnología para probar la cuestión.
¿El resultado? Cayó hacia el centro de la tierra, como una pelota.
Jeffrey Hangst es físico y portavoz del experimento ALPHA. Al anunciar el resultado , sostuvo dos manzanas, una roja para la materia y la otra negra para la antimateria, como ayuda visual (la manzana negra no estaba hecha de antimateria; si lo estuviera, la explosión en su mano habría destruido parte de Suiza y Francia).
“Por lo que sabemos, caen del mismo modo que la materia normal”, afirma alegremente.
La física se ha salvado de la crisis... por ahora. Los físicos pueden volver a la mesa de dibujo, sondear los misterios del universo y seguir preguntando por qué no produjo antimateria.
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