{"id":924,"date":"2016-03-16T19:00:50","date_gmt":"2016-03-16T18:00:50","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.hoy.es\/ciencia-facil\/?p=924"},"modified":"2016-03-16T19:00:50","modified_gmt":"2016-03-16T18:00:50","slug":"energia-origen-y-final-de-materia-y-antimateria-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.hoy.es\/ciencia-facil\/2016\/03\/16\/energia-origen-y-final-de-materia-y-antimateria-2\/","title":{"rendered":"Energ\u00eda, origen y final de materia y antimateria"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Explicar los fundamentos f\u00edsicos del binomio materia-antimateria<\/strong> escapa del nivel de divulgaci\u00f3n que deseo mantener en estos art\u00edculos, de forma que tratar\u00e9 de plantearlo elementalmente, lo que puede hacer que sea m\u00e1s f\u00e1cil de entender, aunque sea a costa de algunas concesiones al rigor cient\u00edfico<\/strong>.<\/p>\n

Una hip\u00f3tesis razonable ser\u00eda pensar que en el origen del universo, coincidiendo con el \u201cBig Bang<\/strong>\u201d, habr\u00eda cantidades iguales y sim\u00e9tricas de materia y antimateria, pero lo cierto es que la b\u00fasqueda actual de antimateria por el universo no ha tenido ning\u00fan \u00e9xito<\/span>, lo que en principio parece bastante raro<\/strong>. De forma que vamos a tratar de darle otro enfoque<\/strong> al nacimiento y a la continua expansi\u00f3n del universo.<\/p>\n

Sabemos que en la actualidad el universo est\u00e1 en plena expansi\u00f3n<\/strong>, evolucionando de forma continua. Ahora bien, admitamos que todo camino, toda expansi\u00f3n y toda evoluci\u00f3n, debe tener un origen de partida, y entonces las cuestiones que se plantean<\/strong> son \u00bfC\u00f3mo fue el origen del universo? \u00bfDe d\u00f3nde ha salido la inmensa cantidad de materia que contiene el universo? \u00bfC\u00f3mo se ha llegado a acumular la descomunal masa de los millones de constelaciones que se expanden por el espacio?<\/p>\n

\u00a1Vamos all\u00e1! Representemos por \u03d5<\/strong> la nada, lo inmaterial, la inexistencia absoluta de masa, la energ\u00eda en estado puro, es decir lo que hab\u00eda, o mejor dicho lo que no hab\u00eda, una mil\u00e9sima de segundo antes de nacer la inmensidad del universo. Pues bien, resulta f\u00e1cil de entender que:\u00a0\u00a0 1 – 1 = (+1) + (-1) = \u03d5<\/strong>\u00a0\u00a0 , lo que evidentemente sigue siendo v\u00e1lido para cualquier n\u00famero, para cualquier magnitud:\u00a0\u00a0 N – N = (+N) + (-N) = \u03d5<\/strong>\u00a0\u00a0 , y para cualquier cantidad de materia:\u00a0\u00a0 materia \u2013 materia = (+materia) + (-materia) = \u03d5<\/strong>.<\/p>\n

Donde\u00a0 (+materia)<\/strong> es la \u201cmateria normal<\/strong>\u201d que conocemos como tal, la que forma todo, o al menos casi todo, el universo que conocemos, materia constituida por \u00e1tomos<\/strong>, que son una especie de mini sistemas solares<\/strong>, con un n\u00facleo de carga positiva ocupando el lugar del Sol, y una serie de part\u00edculas negativas (electrones) dando vueltas alrededor del n\u00facleo, como hacen los planetas alrededor del Sol.<\/p>\n

Y (-materia)<\/strong> es lo que se conoce como antimateria <\/strong>y es como la materia com\u00fan que conocemos bien, pero<\/strong> con todas las part\u00edculas que la componen con cargas el\u00e9ctricas contrarias a las de la materia. Por ejemplo, un anti-electr\u00f3n<\/strong> (tambi\u00e9n conocido como positr\u00f3n<\/strong>), es una part\u00edcula igual al electr\u00f3n, con su misma masa y carga contraria<\/strong>, es decir positiva<\/strong> (el electr\u00f3n<\/strong> tiene carga negativa<\/span>). Y un anti-prot\u00f3n<\/strong> es una part\u00edcula con la misma masa que un prot\u00f3n y carga contraria<\/strong>, es decir negativa<\/strong>.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

As\u00ed pues, la antimateria<\/strong> est\u00e1 formada por antipart\u00edculas<\/strong>. Consideremos el caso m\u00e1s simple: Un \u00e1tomo de hidr\u00f3geno<\/strong> est\u00e1 formado por un electr\u00f3n girando alrededor de un prot\u00f3n; pues bien, un \u00e1tomo de anti-hidr\u00f3geno (o anti-\u00e1tomo de hidr\u00f3geno)<\/strong> constar\u00eda de un anti-electr\u00f3n girando alrededor de un anti-prot\u00f3n. Por cierto, esto ya se ha conseguido en el CERN<\/span><\/a><\/strong> (Organizaci\u00f3n Europea para la Investigaci\u00f3n Nuclear<\/span>), si bien s\u00f3lo durante fracciones de segundo.<\/p>\n

Pod\u00edamos preguntarnos \u00bfqu\u00e9 ocurre si se juntan un \u00e1tomo y un anti-\u00e1tomo<\/strong>? Pues si recordamos nuestra ecuaci\u00f3n elemental, que antes presentaba, quedar\u00eda ahora en la forma: \u201c\u00e1tomo\u201d + \u201canti-\u00e1tomo\u201d = \u03d5<\/strong> , o con car\u00e1cter general:\u00a0\u00a0 \u201cmateria + \u201cantimateria\u201d = \u03d5<\/strong> . Es decir que cuando una part\u00edcula de materia se encuentra con su equivalente de antimateria ambas desaparecen<\/strong>. El proceso se denomina “aniquilaci\u00f3n<\/strong>” y supone la transformaci\u00f3n de toda la masa en energ\u00eda (en forma de fotones o, m\u00e1s concretamente, en forma de rayos gamma<\/strong>).<\/p>\n

Si ahora consideramos el proceso a la inversa, lo que tambi\u00e9n es posible, nos encontramos con:\u00a0\u00a0 \u03d5 = \u201cmateria + \u201cantimateria\u201d<\/strong> , lo que significa que pares de part\u00edculas de materia y antimateria pueden generarse a partir de grandes concentraciones de energ\u00eda<\/strong>. Esto es lo que, en mi opini\u00f3n, debi\u00f3 ocurrir durante el Big Bang<\/strong>, una explosi\u00f3n tan inmensa que gener\u00f3 materia y antimateria donde s\u00f3lo exist\u00edan enormes cantidades de energ\u00eda. Pero si la materia y la antimateria se crearon al mismo tiempo \u00bfpor qu\u00e9 nuestro universo conocido parece que se compone s\u00f3lo de una de ellas, la materia<\/strong>? y entonces \u00bfd\u00f3nde est\u00e1 toda la antimateria<\/strong> que debi\u00f3 formarse en el Big Bang<\/strong>?<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

La respuesta a esas cuestiones es algo que no conocemos<\/span>, pero lo que s\u00ed conocemos son los componentes de esa antimateria, los anti-\u00e1tomos, que son muy reales y que ya se han obtenido en algunos aceleradores de part\u00edculas, como en el del antes citado CERN<\/strong> o el del FERMILAB<\/strong> en Chicago, o el del BEVATRON<\/strong> en Berkeley y otros. Esto ha demostrado por una parte la realidad de la existencia de la antimateria y por otra le hecho de que al unirse los anti-\u00e1tomos con los \u00e1tomos ordinarios, se aniquilaban<\/strong> entre s\u00ed, llev\u00e1ndonos al resultado \u03d5<\/strong> que utiliz\u00e1bamos en nuestra ecuaci\u00f3n base, es decir gener\u00e1ndose una potente emisi\u00f3n energ\u00e9tica<\/strong>, bajo la forma de rayos gamma.<\/p>\n

En cuanto al tema de d\u00f3nde se localizar\u00e1 la gran cantidad de antimateria que no encontramos, podemos pensar que es posible<\/strong> que muy lejos de nosotros existan galaxias o planetas de antimateria<\/strong> que conviven y perduran, sin aniquilarse<\/strong>, al estar muy alejados<\/strong> de sus hom\u00f3logos de materia<\/strong>. Ahora bien, a peque\u00f1a escala se ha provocado, en los aceleradores antes citados, la generaci\u00f3n de anti-\u00e1tomos y su posterior aniquilaci\u00f3n con \u00e1tomos ordinarios, provoc\u00e1ndose con ello emisiones energ\u00e9ticas del orden de 1 a 2 millones de electronvoltios (eV<\/strong>), que aunque suene a mucha energ\u00eda es en realidad una cantidad peque\u00f1\u00edsima, por cada pareja de \u00e1tomos.<\/p>\n

Pero, a la vista de lo anterior, incluso podr\u00edamos pensar que cuando los movimientos intergal\u00e1cticos lleven a un acercamiento entre alg\u00fan sistema de materia y otro de antimateria, se producir\u00eda una aniquilaci\u00f3n a grand\u00edsima escala<\/strong>, lo que podr\u00eda explicar algunas de la descomunales explosiones que se observan de vez en cuando<\/strong> en el universo profundo, puesto que la aniquilaci\u00f3n de dos planetas dar\u00eda lugar a una emisi\u00f3n energ\u00e9tica del orden de\u2026 \u00a1UNA BARBARIDAD!<\/p>\n

En la primera mitad del siglo XX, el genial f\u00edsico Paul Dirac<\/strong>, premio Nobel de F\u00edsica de 1933<\/strong>, desarroll\u00f3 sus trabajos en la Universidad de Cambridge, y a \u00e9l se deben las primeras ideas sobre la existencia de la antimateria<\/strong>, de hecho, trabajando en ello, lleg\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que la famos\u00edsima ecuaci\u00f3n de Einstein<\/strong>\u00a0\u00a0 E = m\u2219c2<\/sup><\/strong> era cierta, pero s\u00f3lo parcialmente, puesto que la totalmente cierta, seg\u00fan Dirac<\/strong>, deber\u00eda ser\u00a0\u00a0 E = \u00b1<\/strong> m\u2219c2<\/sup><\/strong> . Esta correcci\u00f3n parcial de Dirac a Einstein<\/strong> se puede entender de forma sencilla.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Como sabe cualquier alumno de bachillerato, al menos los de ciencias, ante una simple ra\u00edz cuadrada, si decimos que\u00a0 \u221a4 = 2<\/strong>\u00a0 es cierto, puesto que\u00a0 22<\/sup> = 4<\/strong> , pero es s\u00f3lo parcialmente cierto<\/strong>, puesto que tambi\u00e9n\u00a0 (-2)2<\/sup> = 4<\/strong> , de forma que lo totalmente cierto<\/strong> ser\u00eda\u00a0 \u221a4 = \u00b1 2<\/strong> . Luego, en este caso, Dirac ten\u00eda, con su doble signo, m\u00e1s raz\u00f3n que Einstein<\/strong>.<\/p>\n

La causa por la que, a lo largo del siglo XX, se manej\u00f3 la ecuaci\u00f3n de Einstein y no la corregida por Dirac, hay que buscarla en el \u201crechazo\u201d que provocaba entre los f\u00edsicos<\/strong> de la primera mitad del siglo la idea de una energ\u00eda negativa<\/strong>, pero a d\u00eda de hoy y m\u00e1s a\u00fan de cara al futuro esa idea ya no es tan desechable, y adem\u00e1s nos abre puertas para entender las caracter\u00edsticas\u00a0 de ese extra\u00f1o y destructivo trio:\u00a0 materia \u2013 antimateria \u2013 energ\u00eda<\/strong>, sobre el que queda mucho trabajo por hacer<\/span><\/strong>.<\/p>\n

Adolfo Marroqu\u00edn Santo\u00f1a<\/span><\/a><\/strong><\/p>\n

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