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Físicos investigan la antimateria en busca de cómo comenzó todo

Físicos investigan la antimateria en busca de cómo comenzó todo

Nuestro mundo está hecho de materia, Físicos investigan la antimateria en busca de cómo comenzó todo.

“Todo lo que ves y sientes, tu computadora portátil, tu escritorio, tu silla, son todos asuntos normales”, dice Aihong Tang , investigadora del Laboratorio Nacional Brookhaven.

Pero la materia tiene una contraparte llamada antimateria. Cada tipo de partícula fundamental de materia tiene una némesis de antimateria que está al acecho en las sombras. Y fieles al estereotipo de ciencia ficción, si la materia y la antimateria se encuentran, se aniquilan en un destello de luz.

Si nunca te has encontrado con “antimateria” fuera de un episodio de Star Trek , no estás solo. No hay mucha antimateria en nuestro universo. Y eso ha confundido a los físicos.

“En realidad no entendemos por qué la antimateria es tan rara como lo es en realidad”, dice Joel Fajans , investigador de la Universidad de California en Berkeley. “El Big Bang debería haber producido tanta materia como antimateria, pero no lo hizo”.

Para intentar resolver el misterio, los investigadores producen pequeñas cantidades de antimateria en el laboratorio. Un experimento reciente tuvo lugar dentro de un gigantesco acelerador de partículas llamado Relativistic Heavy Ion Collider . El colisionador destrozó átomos de oro puro. La energía bruta de las colisiones creó partículas de antimateria.

El grupo de científicos al que pertenece Tang estudió las contrapartes de antimateria de los protones. Un protón es la partícula cargada positivamente que se encuentra en el centro de los átomos; La versión de antimateria tiene carga negativa y se llama (lo has adivinado) un antiprotón.

Tang midió algo llamado ” Fuerza Nuclear Fuerte ” entre dos antiprotones. En la materia normal, la Fuerza Fuerte es lo que mantiene unidos los núcleos atómicos. Tang y su grupo querían ver si también podían mantener unidos los antiprotones.

Su resultado, publicado en la revista Nature , sugiere que la Fuerza Fuerte funciona igual para los antiprotones que para los protones. “Nuestro experimento confirmó que efectivamente se comportaron como una materia común”, dice Tang.

Esto es lo que importa: si la antimateria se comporta de manera diferente a la materia, entonces puede haber cierta asimetría en el trabajo, y eso podría explicar por qué hay cantidades tan diferentes en el universo.

Fajans, que no participó directamente en la investigación, dice que los investigadores seguirán buscando casos en los que la antimateria actúe de manera diferente.

Conclusión: si tenemos un cuerpo de materia es apenas comprensible que dentro de este se interpenetra otro cuerpo de antimateria, al que nos trasladan cundo el físico se dice que muere.

Neutrinos

La antimateria en nuestra vida diaria

Es cierto que la antimateria escasea en nuestro universo, pero eso no significa que sea algo tan raro y exótico como pueda parecer. Los físicos crean y destruyen antipartículas a diario desde hace décadas. Y en los hospitales se utiliza la antimateria en una técnica de imagen médica muy importante: la llamada tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés).

La tomografía es una técnica que permite tomar imágenes del cuerpo en cortes. En el caso de la PET se consigue gracias a la radiactividad de determinados elementos, que emiten positrones de manera natural; el más utilizado es el flúor-18. Estos elementos radiactivos tienen una vida media corta, de unos 10 minutos, lo que significa que transcurrido ese tiempo la cantidad de dicho elemento se reduce a la mitad. La muestra radiactiva se introduce en el cuerpo del paciente, normalmente por vía intravenosa u oral, y se espera a que se acumule en el área de interés. Los positrones que emite continuamente se encuentran enseguida con los electrones de los átomos de nuestro cuerpo, explotando en dos fotones de alta energía, que son emitidos en direcciones opuestas, de acuerdo con las leyes de la física.

Alrededor del paciente se disponen los detectores en forma de anillo, que son capaces de medir el tiempo de llegada de los fotones y su dirección. Cuando se detectan dos fotones que llegan a la vez desde direcciones opuestas, sabemos que se ha producido una aniquilación electrón-positrón. Estos fotones detectados se convierten en señales eléctricas y la información que se obtiene permite construir una imagen por secciones.

La PET es una técnica diagnóstica muy útil porque también detecta regiones de alta actividad química. Cuando el metabolismo de una zona aumenta —por ejemplo, en un tumor—, la concentración de sustancias químicas también aumenta, y con ella la densidad de electrones. Por tanto, las aniquilaciones serán más numerosas en esta zona que en otra de baja actividad metabólica. En definitiva, la PET no sólo proporciona imágenes, sino que permite visualizar procesos biológicos como el flujo sanguíneo, el metabolismo y los receptores neuronales. De todo ello se están beneficiando diversas áreas de la medicina.

Datos sobre el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN

Es la máquina más grande del mundo 

A caballo entre Francia y Suiza, el complejo colisionador del CERN, que costó 9.000 millones de dólares, está situado a una profundidad de 175 metros y su complejo de túneles discurre a lo largo de 27 kilómetros de circuito. Los científicos involucrados en el proyecto afirman que el laboratorio fue construido bajo tierra debido a que la corteza de la Tierra ofrece protección contra la radiación.

Fuerza gravitatoria masiva

El colisionador del CERN está compuesto por unos 9.600 ‘superimanes’ —100.000 veces más potentes que la fuerza gravitacional de la Tierra— que disparan los protones hacia una pista circular a velocidades alucinantes. “Un rayo puede rotar hasta durante 10 horas, viajando a una distancia de más de 10.000 millones de kilómetros, lo suficiente como para llegar a los confines de nuestro Sistema Solar y volver”, cuenta Bridge.

Las bobinas de los imanes están compuestas por 36 hebras enrolladas de 15 milímetros, cada una de ellas compuesta a su vez por entre 6.000 y 9.000 filamentos individuales que tienen un diámetro de 7 micrómetros. La longitud del colisionador requiere 7.600 kilómetros de cable, lo que equivale a unos 270.000 kilómetros de hebras (suficiente como para rodear la Tierra seis veces por el Ecuador). Según el sitio del CERN, si se desenredaran los filamentos, podrían “estirarse hasta el Sol y de vuelta cinco veces y aún sobraría para unos cuantos viajes a la Luna”.

El CERN genera temperaturas extremas

Según el sitio web del CERN, al hacer chocar dos haces de iones pesados (un evento científico que tendrá lugar el próximo septiembre) se recrearán las condiciones de temperatura que tuvieron lugar en el universo después del ‘big bang’ (más de 100.000 veces la temperatura del interior del Sol).

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