ANTI-PARTICULAS Y ANTI

Universidad Nacional de Colombia
Fundamentos de Electricidad y magnetismo
Jhon Sebastián Quintero González
G09NL27 244404
PROPIEDADES DE LA ANTIMATÉRIA Y LAS ANTI PARTÍCULAS
RESUMEN
En este artículo se explicará los conceptos de materia y antimateria, al igual que sus aplicaciones,
descubrimientos recientes, y la forma como se obtiene, estos temas son trabajados usualmente por físicos
cuánticos, y lo que buscan es tratar de explicar cómo está formado el universo. En este artículo se aclararan
algunas dudas sobre el tema y se verá aplicado el electromagnetismo para la comprensión del tema.
INTRODUCCIÓN
100 años después del nacimiento de un físico
llamado Paul Dirac predijera la existencia de
partículas idénticas a las existentes actualmente en
el universo, llamadas antipartículas, que a su vez,
como las partículas comunes son capaces de
formar materia, estas son capaces de formar
antimateria Científicos de un grupo de
investigación logran conseguir 50.000 átomos de
antimateria.
La antimateria ha sido un misterio para los
científicos desde que se conoce su existencia,
debido a sus propiedades; ya que al hacer contacto
con la materia ordinaria, se transforma de manera
inmediata y simultanea en energía. En la
actualidad en los llamados aceleradores de
partículas se estudian estas raras partículas, para
tener un mejor entendimiento de su
comportamiento, y un mejor entendimiento sobre
el funcionamiento del universo.
¿Qué es exactamente la antimateria? ¿Existe
realmente?
La materia del Universo está constituida por
partículas elementales, y cada una de ellas tiene su
correspondiente "antipartícula". Las dos existen y
son exactamente iguales en todo, menos en su
carga. Por ejemplo, la antipartícula del electrón es
el antielectrón o positrón. Ambas poseen las
mismas propiedades fundamentales (como la masa
o el espín), pero el electrón tiene carga negativa y
el positrón positiva. Estas antipartículas se
generan en muy pocos procesos naturales, aunque
en laboratorios como el CERN se producen de
forma
rutinaria
para
los
experimentos.
El termino antimateria es un poco vago: puede
referirse a las antipartículas que acabo de
mencionar o a la “materia" compuesta
hipotéticamente por estas antipartículas. Así, por
comparar con un átomo normal, un anti átomo
estaría formado por un núcleo de antineutrones y
antiprotones (de carga negativa), en torno al cual
orbitarían los antielectrones o positrones (con
carga positiva). Con estos anti átomos se podría en
principio formar antimateria semejante a nuestra
materia, parecido a lo que representa una
fotografía revelada respecto a su imagen en el
negativo de la película. Teóricamente podríamos
tener una mesa o una galaxia echas de anti
átomos, aunque hoy en día no hay forma de
hacerlo realidad, porque las antipartículas al
contacto con la materia ordinaria se aniquilan
generando energía.
Si se destruyen mutuamente, ¿por qué el
universo está constituido de materia?
Esa es una de las cuestiones que la comunidad
científica trata de responder. ¿Por qué en los
instantes posteriores al Big-Bang no se
aniquilaron todas las partículas con sus
correspondientes antipartículas, y se formó el
universo de materia? Hay muchos experimentos
que tratan de arrojar luz sobre el asunto. En los
laboratorios de física de partículas, como el
CERN, se trabaja sobre ello.
¿Y
es
fácil
producir
antimateria?
Producir antipartículas es relativamente "fácil".
De hecho ocurre habitualmente en la naturaleza,
en un tipo de desintegración radioactiva
denominada “desintegración beta”. También se
producen con los rayos cósmicos, que son
partículas de altas energías que llegan a la
atmósfera y al interaccionar con ella se producen
cascadas
de
partículas.
Pero producir anti átomos es mucho muy difícil, y
almacenarlos todavía más. Generar estructuras
más complejas, como una mesa de antimateria,
actualmente es imposible y de momento no
conocemos ninguna forma para poderlo hacer en
el futuro.
¿Por qué resulta tan difícil almacenar la
antimateria?
Cuando las antipartículas o los anti átomos tocan
la materia habitual se aniquilan emitiendo energía.
Por tanto, almacenar antimateria es muy difícil.
Para resolverlo, las antipartículas cargadas se
almacenan
utilizando
"trampas
electromagnéticas".
Las antipartículas neutras y los anti átomos son
aun mucho más difícil de almacenar, ya que es
imposible usar campos eléctricos y magnéticos
constantes para confinarlos, porque básicamente
no les afectan. Se han planteado ideas como el uso
de "botellas magnéticas" (campos magnéticos
“inhomogéneos” que confinan las partículas) o
"trampas ópticas", mediante el empleo de láseres.
¿Qué experimentos han arrojado resultados
fuertes con respecto a la antimateria?
Un equipo de 39 científicos de nueve instituciones
diferentes ha conseguido por vez primera producir
50.000 átomos de anti-hidrógeno en un día, lo que
constituye todo un acontecimiento científico que
explica
la
revista
Nature.
El equipo de científicos trabaja en el
Desacelerador de Antiprotones de la Organización
Europea para la Investigación Nuclear (CERN),
con sede en Ginebra, y el descubrimiento
constituye la primera producción controlada de
grandes cantidades de anti-hidrógeno de baja
energía.
El resultado, totalmente inesperado, del
experimento, se obtuvo como consecuencia de
mezclar nubes frías de positrones y de
antiprotones capturados (antipartículas de los más
conocidos electrones y protones) en condiciones
muy controladas. Los átomos de anti-hidrógeno se
forman cuando los positrones se unen a los
antiprotones.
El equipo de la experiencia Athena ya había
observado los primeros síntomas de la presencia
de anti-hidrógeno en agosto. Como destaca el
propio CERN en su comunicado del
acontecimiento, la detección del anti-hidrógeno
coincidió en el tiempo con el centenario del
nacimiento del físico teórico Paul Dirac, que a
finales de los años veinte del siglo pasado ya
había anticipado la existencia de la antimateria.
El descubrimiento permitirá comparar el
hidrógeno y el anti-hidrógeno y esta comparación
aportará informaciones esenciales para un mejor
conocimiento del Universo, particularmente de su
preferencia por la materia frente a la antimateria.
El anti-hidrógeno frío será también un nuevo
instrumento para estudios de precisión de diversas
ramas científicas, al mismo tiempo que la
comparación entre ambas partículas y de sus
respectivos
campos
electromagnéticos
y
gravitacionales será determinante para profundizar
en el conocimiento de las leyes de la naturaleza.
El experimento Athena supera las limitaciones de
anteriores investigaciones en busca de la antimateria, realizadas tanto por el CERN como por el
Laboratorio Fermi de Estados Unidos, que sólo
habían conseguido algunos anti-átomos por día
con aceleraciones de partículas próximas a la
velocidad
de
la
luz.
El procedimiento empleado por el equipo de
Athena es diferente. En sucesivas etapas, el
desacelerador comienza por reducir la velocidad
de las partículas a una décima parte de la de la luz.
A continuación, se capturan estos antiprotones y
se les enfría antes de mezclarlos con los
positrones, también enfriados, porque el descenso
de temperatura permite reducir la velocidad de las
partículas. El resultado de este procedimiento es la
formación de átomos de anti-hidrógeno fríos, es
decir, muy lentos.
CONCLUSIONES
La antimateria es relativamente fácil de obtener,
pero es muy difícil contenerla y almacenarla,
debido a que al estar en contacto con la materia se
destruye rápidamente.
Para el almacenamiento de la misma, se utilizan
campos electromagnéticos, los cuales la
mantienen estable y fuera del contacto con la
materia normal.
Al parecer en el universo muchos años atrás, la
materia y la antimateria existían en iguales
proporciones, pero se desconocen las causas por
las cuales el universo prefiere la existencia de
materia en vez de la existencia de antimateria.
Se estudia la posibilidad de usar esta antimateria
como una fuente de energía en el futuro, pero en
este momento no hay un método para la
canalización de esta energía y por tanto no tiene
usos prácticos.
BIBLIOGRAFÍA





http://www.tendencias21.net/TeresaFonseca-Fabricar-una-bomba-deantimateria-es-imposible_a3286.html
(consultada 14-mayo-2010). entrevista a
Teresa Fonseca investigadora del CERN.
http://www.tendencias21.net/Consiguenen-laboratorio-50-000-atomos-deantimateria_a20.html (consultada 27mayo-2010).
http://yulianmm.blogspot.com/2006/03/a
ntimateria-y-materia-oscura.html
(consultada 27-mayo-2010)
http://es.answers.yahoo.com/question/ind
ex?qid=20090716011340AAlxtZy
(consultada 27-mayo2010)
http://es.wikipedia.org/wiki/Antimateria
(consultada
27-mayo-2010).