Actividad 3 de apertura. Secuencia 1 Del Enterprise1 a Dan Brown2

Actividad 3 de apertura. Secuencia 1
Del Enterprise1 a Dan Brown2: mitos y realidades de la antimateria3
Hay una muy buena noticia para los fans de Viaje a las estrellas: el equipo
científico internacional ALPHA del CERN4 anunció el 17 de noviembre de 2010
que logró crear y almacenar antimateria. La mala noticia (o la otra buena) es que
sólo logró almacenarla por 1/6 de segundo y que se trataba de sólo 38 átomos de
antihidrógeno, la forma más simple de antimateria. Esta ínfima cantidad (como
comparación, se requieren 600 trillones de átomos para formar 1 mg de
antimateria) no bastaría ni siquiera para encender brevemente un foco. Mucho
menos para propulsar una nave espacial o tratar de hacer estallar el Vaticano,
como se le ocurrió a Dan Brown. Otros rumores acerca de la antimateria incluyen
su utilidad para viajar en el tiempo, para producir antigravedad y como fuente
infinita de energía. La realidad y la fantasía están tan unidas en estos rumores que
es necesario distinguirlas.
La idea más antigua es que la antimateria produce antigravedad. En el siglo XIX
algunos científicos argumentaban que, en analogía con la electricidad, dado que la
materia común atrae a otras partículas de materia, debería existir una sustancia
con carga “gravitacional” opuesta que repeliera la materia. Esta forma curiosa de
antimateria nunca ha sido observada. Más aún, en 1928 Paul Dirac5 notó que una
de sus ecuaciones describía no sólo al electrón, sino a otra partícula (hasta
entonces desconocida) cuya única diferencia era que tenía carga eléctrica de
signo opuesto. En 1932 fue confirmado: Carl Anderson descubrió el positrón o
antielectrón, la primera partícula de antimateria. El positrón tiene la misma masa
que el electrón y también el mismo tipo de masas, por lo que la teoría de
antigravedad tuvo que ser descartada.
Otra conjetura es la relacionada con el viaje en el tiempo. Se trata de una
confusión nacida de la interpretación cuántica formal que Richard Feynman le dio
a la antimateria. Según Feynman, un positrón puede ser interpretado como un
electrón con carga positiva viajando al futuro (como todos lo hacemos) o como un
electrón con carga negativa, viajando al pasado. Esta idea es meramente
matemática y produce los ismos resultados teóricos, pero construir una máquina
con antimateria no nos llevaría a conocer a nuestros padres cuando eran niños,
sino, como veremos, nos aniquilaría.
Como fuente de energía, por otra parte, la antimateria podría tener aplicaciones.
Las partículas de luz o fotones tienen distintos niveles de energía, la cual, dada la
relación entre energía y frecuencia, nos permite –por ejemplo- apreciar varios
colores. Cuando la energía de un fotón rebasa la energía contenida en dos
electrones, el fotón puede romperse fácilmente en un par electrón-positrón. A la
inversa, si un positrón (antimateria) encuentra a un electrón (materia), se produce
una explosión en la que el par electrón-positrón se aniquila y da origen a un fotón
de alta energía. En general, el contacto de antimateria con materia produce una
enorme cantidad de energía Por ejemplo, un kg de antimateria generaría diez mil
veces más energía (y daño) que la bomba atómica detonada sobre Hiroshima. Esa
bomba contenía 64 kg de uranio enriquecido. El problema radica en la producción
de antimateria. Para crear los 38 átomos que anunció el grupo ALPHA, el CERN
invirtió millones de dólares en infraestructura, y otros más en energía eléctrica
para activar la producción de antihidrógeno. Técnicamente, la misma cantidad de
energía deseada debería ser invertida para crear antimateria. En la práctica, el
costo resulta mucho mayor. Por el momento la antimateria es una de las fuentes
de energía más ineficientes que existe
De encontrar antimateria en estado libre en la naturaleza, la antimateria podría
emplearse como combustible o como arma. Sin embargo, habría un nuevo
problema: como contenerla establemente en un recipiente. Las partículas
cargadas eléctricamente pueden ser contenidas en recipientes de materia común
con la ayuda de campos magnéticos, pero la mayoría de las partículas así
contenidas chocan eventualmente con las paredes del recipiente debido a la
fuerza de gravedad y a las fuerzas de repulsión eléctrica que experimentan entre
ellas. Con la tecnología actual es virtualmente imposible contener cantidades
grandes de antimateria. Además, de encontrar una fuente natural de antimateria,
ésta debería estar muy lejos de nosotros, en un lugar del unierso en donde no
exista nada de materia.
[…] la pregunta natural es ¿por qué los científicos se alegran tanto de haber
creado 38 átomos de antimateria? Sabemos que la vida y todo lo que nos rodea
está hecho sólo de materia No obstante, si la teoría del big bang es correcta, al
principio de los tiempos había materia y antimateria en iguales cantidades. Fue
quizá una propiedad especial de la antimateria la que la condujo a desaparecer. El
estudio de los minúsculos átomos que vivieron por una fracción de segundo en las
entrañas del LHC6 nos podría revelar uno de los misterios más intrigantes de la
historia del universo. De aquí que el anuncio del grupo ALPHA sea sólo un
preámbulo de los innumerables análisis de datos que deberán hacer estos
científicos de todo el mundo con la finalidad de entender por completo a esa
sustancia tan admirada, intrigante, atractiva y confusa llamada antimateria.
El Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC)
es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea
para la Investigación Nuclear (CERN, siglas que corresponden a su antiguo
nombre en francés: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), cerca de
Ginebra, en la frontera franco-suiza. Fue diseñado para colisionar haces
hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7TeV de energía, siendo
propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual
actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce
ruptura a niveles de energía altos.
I.
de
su
es
su
Después de leer el artículo anterior, responde estas preguntas.
1. ¿Cuál de las siguientes partículas es la forma más simple de
antimateria?
a) El antihidrógeno
b) El protón
c) El
neutrón
d) El electrón
2. ¿Durante qué fración de un segundo se logró almacenar la
antimateria?
a) 1/2
b) 1/4
c) 1/6
d) 1/8
3. ¿Cuánta energía generaría 1 Kg de antimateria en comparación con
la bomba atómica detonada sobre Hiroshima?
a) Dos mil veces
b)
Seis
veces
mil c) Ocho
veces
mil d) diez mil veces
4. ¿Cuántos átomos de antimateria crearon los científicos?
a) 18
II.
III.
b) 28
c) 38
d) 48
Comparte tus respuestas en plenaria.
Dividan el grupo en dos equipos y realicen un debate sobre los riesgos y
los beneficios que involucra investigar sobre la antimateria. Apóyate en
el siguiente cuadro de doble entrada para justificar tus intervenciones.
RIESGOS
BENEFICIOS