Ni la primera vez, ni la última. La noticia del antihidrógeno en el CERN | Internauta sin Pauta [Ciencia]

23.01.2014 11:43

 

 

Estos días el protagonista de las noticias científicas está siendo el antihidrógeno.

Se está leyendo por ahí que se ha producido por primera vez este átomo hecho por partículas de antimateria. El antihidrógeno estaría compuesto por un antiprotón (antipartícula del protón ordinario) y un positrón (antipartícula del electrón usual).  Pero esto no es del todo correcto, lo que se ha conseguido por primera vez es tener un haz de estos antihidrógenos y que recorran una determinada distancia.  Esto hará posible un estudio pormenorizado del espectro del antihidrógeno y su comparación con el espectro del hidrógeno cotidiano.

Afortunadamente, en esta ocasión, muchos medios han dado la noticia correctamente.  

Aquí lo que vamos a hacer es explicar la importancia de esto y aclarar algunos detalles que son importantes para conocer el alcance de la noticia.

 

  • No tan nuevo

La antimateria es una predicción teórica realizada por Dirac, en los años 20 del pasado siglo, cuando combinó de forma consistente la mecánica cuántica y la relatividad especial.  Uno de los resultados de este trabajo teórico fue que por cada partícula existente deberíamos de encontrar otra partícula que tuviera su misma masa y su mismo espín y todas las cargas aditiva (como la carga eléctrica) cambiadas de signo.  La partículas de antimateria se identificaron experimentalmente poco después. Para una explicación breve de este hecho:  Cuando los sueños se hacen realidad.

Los antiátomos, especialmente el antihidrógeno, han sido producidos en los experimentos desde 1995. Y desde 2010 se puede jugar con ellos de forma más o menos eficiente.

 

El problema a la hora de trabajar con antimateria es que cuando una partícula y su antipartícula se encuentran tienen una altísima probabilidad de desintegrarse en fotones.  Así que el mayor desafío no es el de crear antimateria, cosa que se hace a diario en muchos laboratorios del mundo, sino el de confinarla para que no entre en contacto con la materia ordinaria para evitar su desintegración conjunta.

 

Si un átomo de hidrógeno y uno de antihidrógeno se encuentran se desintegrarán con casi total seguridad.

 

Se han creado diversas formas de aislar la antimateria para tenerla un tiempo lo suficientemente largo como para estudiar sus propiedades. Se confina mediantes campos magnéticos, mediantes rayos láser, etc.

 

  • Materia y antimateria, ¿iguales o diferentes?

En el contexto teórico actual tenemos un teorema matemático conocido como CPT que nos asegura que las propiedades de la materia y la antimateria han de ser idénticas en lo referente a su masa y a su espín.  Lo único que las diferencia son las cargas de las partículas, por ejemplo, la carga eléctrica, el momento magnético, etc.

 

Esencialmente, este teorema de la teoría cuántica de campos que establece la igualdad entre materia y antimateria (en el sentido comentado anteriormente) se basa en que la naturaleza ha de satisfacer los requerimientos de la relatividad especial.  Es decir, si la relatividad especial es correcta a todas las escalas entonces si cambiamos todas la partículas del universo por sus antipartículas todo seguiría igual.

 

Ahora bien, como todo teorema físico puede que no sea cierto en todas las escalas de energía. Puede ocurrir que las hipótesis del teorema dejen de ser válidas en alguna situación.  Esto implicaría que la materia y la antimateria no se comportarían exactamente igual en todas las circunstancias.  Y esto podría explicar por qué en el universo primitivo se creó más materia que antimateria.

 

  • ¿Para qué nos serviría este nuevo hecho experimental?

Lo que han hecho en el trabajo mencionado arriba es crear antiátomos de antihidrógeno y lanzarlos en un dispositivo de 2.7 metros para estudiar su espectro.

 

Cuando estudiamos el hidrógeno, esencialmente lo describimos como:

  1. Tenemos una pelota gorda cargada positivamente, el protón.
  1. Tenemos una pelota pequeña (1000 veces más ligera que la anterior) cargada negativamente, el electrón. Ambas cargas son iguales en valor pero opuestas en signo.
  2. El sistema se liga por la interacción eléctrica.
  3. Estudiamos las posibles energías del sistema con la mecánica cuántica.
 
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