Antimateria - Wikipedia, La Enciclopedia Libre

3/7/2015 AntimateriaWikipedia,laenciclopedialibre

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AceleradordeantiprotonesdelCERN.

AntimateriaDeWikipedia,laenciclopedialibre

Enfsicadepartculas,laantimateriaeslaextensindelconceptode antipartcula a la materia. As, la antimateria es una forma demateriamenos frecuente que est constituida por antipartculas encontraposicin a la materia comn que est compuesta departculas.123Porejemplo,unantielectrn(unelectrnconcargapositiva,tambinllamadopositrn)yunantiprotn(unprotn concarga negativa) podran formar un tomo de antimateria, de lamisma manera que un electrn y un protn forman un tomo dehidrgeno. El contacto entre materia y antimateria ocasiona suaniquilacin mutua, esto no significa su destruccin, sino unatransformacinquedalugarafotonesdealtaenerga,queproducenrayosgamma,yotrosparespartculaantipartcula.

ndice

1Notacin2Dndeestlaantimateria?3Historia4Preservacin5Produccinycostodelaantimateria6Usosdelaantimateria7Antigravedad8Vasetambin9Referencias10Enlacesexternos

Notacin

En fsica se usa una barra horizontal omacrn para diferenciar las partculas de las antipartculas: porejemploprotnpyantiprotnp.Paralostomosdeantimateriaseemplealamismanotacin:porejemplo,sielhidrgenoseescribeH,elantihidrgenoserH.

Dndeestlaantimateria?

Lashiptesiscientficasaceptadassuponenqueenelorigendeluniversoexistanmateriayantimateriaenigualesproporciones,sinembargoeluniversoqueobservamosaparentementeestcompuestonicamenteporpartculasynoporantipartculas.Sedesconocenlosmotivosporlosquenosehanencontradograndesestructurasdeantimateriaeneluniverso.Enfsica,elprocesoporelquelacantidaddemateriasuperaladeantimateriasedenominabariognesis,ybarajatresposibilidades:

PequeoexcesodemateriatraselBigBang:Especulaconquelamateriaqueformaactualmenteel



Lapartculassubatmicasdelaantimateriatienencargasopuestasalaspartculasdelamateria,enlaimagen,protn,electrnyneutrnenambas.

universopodraserelresultadodeunaligeraasimetraenlasproporciones iniciales de ambas. Se ha calculado que ladiferencia inicial entre materia y antimateria debi ser taninsignificantecomodeunapartculamsdemateriaporcadadiezmilmillonesdeparejaspartculaantipartcula.AsimetraCP:En1967,AndriSjarovpostulpor primeravez que las partculas y las antipartculas no tenanpropiedades exactamente iguales o simtricas unadiscusindenominadalaViolacinCP.4UnrecienteexperimentoenelaceleradorKEKdeJapnsugierequeestoquizsseacierto,yqueportantonoesnecesariounexcesodemateriaenelBigBang: simplemente las leyes fsicas que rigen el universofavorecen la supervivencia de la materia frente a laantimateria.5Enestemismosentido, tambinseha sugeridoquequizslamateriaoscurasealacausantedelabariognesisal interactuar de distinta forma con la materia que con laantimateria.6Existencia de galaxias de antimateria ligada porantigravedad: Muy pocos cientficos confan en estaposibilidad,perotodavanohapodidosercompletamentedescartada.Estaterceraopcinplantealahiptesis de que pueda haber regiones del universo compuestas de antimateria. Hasta la fecha noexisteformadedistinguirentremateriayantimateriaalargasdistancias,puessucomportamientoypropiedades son indistinguibles. Existen argumentos para creer que esta tercera opcin es muyimprobable: la antimateria en formade antipartculas se crea constantemente en el universo en lascolisionesdepartculasdealtaenerga,comoporejemploconlosrayoscsmicos.Sinembargo,estosson sucesos demasiado aislados como para que estas antipartculas puedan llegar a encontrarse ycombinarse.LaNASAhaenviadolasondaAlphaMagneticSpectrometer(EspectrmetroMagnticoAlpha) para buscar rastros de antimateriams compleja,7 que pudiesen indicar que todava existeantimateriaeneluniverso.Sinembargolosexperimentosnohandetectadonadahastalafecha.

Historia

LaecuacindeDirac,formuladaporPaulDiracen1928,predijolaexistenciadeantipartculasademsdelaspartculasdemateriaordinarias.Desdeentonces,sehanidodetectandoexperimentalmentemuchasdedichas antipartculas: Carl D. Anderson, en el Caltech, descubri el positrn en 1932. Veintitrs aosdespus, en 1955, Emilio Segr y Owen Chamberlain, en la Universidad de Berkeley, el antiprotn yantineutrn.4

Perolaprimeravezquesepudohablarpropiamentedeantimateria,esdecir,demateriacompuestaporantipartculas, fue en 1965, cuando dos equipos consiguieron crear un antideutern, una antipartculacompuesta por un antiprotn y un antineutrn. La antipartcula fue lograda en el Acelerador ProtnSincrotrndelCERN,acargodeAntoninoZichichi,yparalelamenteporLeonLederman,enelaceleradorAGS(AlternatingGradientSynchrotron)delLaboratorioNacionaldeBrookhaven,enNuevaYork.8

En 1995, el CERN anunci la creacin de nueve tomos de antihidrgeno en el experimento PS210,lideradoporWalterOelertyMarioMacri,yelFermilabconfirmelhecho,anunciandopocodespus lacreacinasuvezde100tomosdeantihidrgeno.



F.JHartmann,delaUniversidadTcnicadeMnich,yunequipodeinvestigadoresjaponesesinformaronde la creacin de un tomo compuesto demateria y antimateria llamado helio antiprotnico . Estetomoconstabadedosprotones,dosneutrones,unelectrnyunantiprotnenlugardelsegundoelectrn.Eltomosobrevivi15millonsimasdesegundo9

El17denoviembre2010,loscientficosdelCERNlograroncrear38tomosdeantihidrgeno,pudiendopreservarlosaproximadamenteenunsextodesegundo(172ms).EstoformapartedelproyectoALPHAqueincluye fsicosde laUniversidaddeCalifornia, de laUniversidaddeBerkeleyydelLawrenceBerkeleyNational Laboratory. El equipo de cientficos demostr que, entre 10 millones de antiprotones y 700millones de positrones, se lograron formar 38 tomos estables de antihidrgeno, los cuales, duraronalrededordedosdcimasdesegundocadauno.

El 14dediciembre2009, cientficos de laNASA con la ayuda del telescopio espacial de rayos gammaFermi, descubrieron rayos de antimateria producidos encima de tormentas elctricas. El fenmeno escausadoporrfagasderayosgammaterrestres(TGF)generadasenelinteriordelastormentaselctricasyasociadosdirectamenteconlosrelmpagos.10

Acomienzosde2011elproyectoALPHAlogrcrearmsde300tomosdeantihidrgenoyalmacenarlosdurante1000segundos(16minutosy40segundos),superandoen4rdenesdemagnitudellmiteprevio.11

Preservacin

La antimateria no puede ser preservada en un recipiente demateria ordinaria, porque al reaccionar concualquierpartculademateriaquetoca,seaniquilaasimisma.Laantimateriaenformadepartculacargadasepuedecontenerporunacombinacindeuncampoelctricoyuncampomagntico, enundispositivollamadotrampadePenningotrampainica.Estedispositivonopuede,sinembargo,contenerlaantimateriaque se compone de partculas sin carga, para lo cual se utiliza una trampa atmica. En particular, unatrampa de este tipo puede utilizar elmomento (bien seamagnticoo el de undipolo elctrico o ) paraatraparlaspartculas.Encmarasdevaco,laspartculasdemateriaodeantimateriasepuedenatraparyenfriar con radiacin lser ligeramente fuera de resonancia utilizando una trampamagnetoptica o unatrampamagntica (en el caso de tomos o partculas sin carga). Tambin podran ser suspendidas conpinzas pticas, utilizando un haz de lser altamente enfocado, aunque esto no asegure un mtodo depreservacintana"largo"plazocomolosanteriormentedescritos.[citarequerida].Enel2011,cientficosdelCERNlograronpreservaralgunoscientosdetomosdeantihidrgenodurantealgomenosde17minutos(1000segundos).12

Produccinycostodelaantimateria

Laantimateriaeslasustanciamscaradelmundo,conuncostoestimadodeunos62500millonesdeUSDelmiligramo.1314Laproduccindeantimateria, ademsdeconsumirenormescantidadesdeenerga,esmuypocoeficiente,al igualque lacapacidaddealmacenamiento,querondasloel1%de laspartculascreadas.Adems, debido a que la antimateria se aniquila al contacto con lamateria, las condiciones dealmacenamiento confinamiento mediante campos electromagnticos, tienen igualmente un costoelevado.

OtraestimacindesucostoladioelCERN,cuandodijoquehabacostadoalgunoscientosdemillonesdefrancossuizoslaproduccindeunamilmillonsimadegramo.15



Proyeccinartsticadeuncohetepropulsadoporantimateria.

Debido a esto, algunos estudios de la NASA plantean recolectar mediante campos magnticos laantimateriaquesegeneradeformanaturalenlosCinturonesdeVanAllendelaTierra.Estecinturn,queseextiendedesdeunospocoscientosaunosdosmilkilmetros sobre laTierraconstituye la fuentemsabundantedeantiprotonesenlasproximidadesdelaTierra.Lamayorpartedelosantiprotonesprovienendeantineutrones,quesegenerancuandolosrayoscsmicosimpactanlascapassuperioresdelaatmsfera.Losantineutronessalendelaatmsfera,mientraslosantiprotonestiendenacongregarseenvarioscientosdekilmetrossobrelaTierra,dondelamateriaordinariaestanescasaqueespocoprobablequeserenanconsushomlogosdepartculas,protonesyportantosedestruyanalcontacto.

Tambinotrosplanetas,incluyendoJpiter,Saturno,NeptunoyUrano,debentenercinturonessimilaresdeantiprotones.Saturnopuedeproducirlamayorcantidaddeantiprotonesporlasinteraccionesentrelosrayoscsmicos,partculasenergticascargadasdelespacio,ylosanillosdehielodelplaneta.16

Almismo tiempo, se trabaja enmejorar la tecnologa de almacenamiento de antimateria.ElDr.MasakiHori ha anunciado un mtodo de confinamiento de antiprotones por radiofrecuencia, lo que segn suspalabraspodrareducirelcontenedoraltamaodeunapapelera.17

En noviembre de 2008 la doctora Hui Chen, del Lawrence Livermore National Laboratory de EstadosUnidos,anunciqueellaysuequipohabrancreadopositronesalhacerincidirunbreve,aunqueintenso,pulsolsera travsdeuna lminadeoroblancodepocosmilmetrosdeespesor,estohabra ionizadoalmaterialyaceleradosuselectrones.Loselectronesaceleradosemitieroncuantosdeenerga,quealdecaerdieronlugarapartculasmateriales,dandotambincomoresultadopositrones.18

Usosdelaantimateria

Sibienlaantimateriaestlejosdeserconsideradaunaopcinporsuabrumador costo y las dificultades tecnolgicas inherentes a sumanipulacin,lasantipartculassestnencontrandousosprcticos:latomografaporemisindepositronesesyaunarealidad.Tambinse investiga suusoen terapiascontrael cncer,yaqueunestudiodelCERNhadescubiertoquelosantiprotonessoncuatrovecesmsefectivosquelosprotonesenladestruccindetejidocanceroso,19yse especula incluso con la idea de disear microscopios deantimateria, supuestamente ms sensibles que los de materiaordinaria.20Peroelmayorintersporlaantimateriasecentraensusaplicaciones como combustible, pues la aniquilacin de unapartcula con una antipartcula genera gran cantidad de energasegnlaecuacindeEinsteinE=mcLaenergageneradaporkilo(91016J/kg),esunasdiezmilmillonesdevecesmayorquelageneradaporreaccionesqumicasydiezmilvecesmayorquelaenerganucleardefisin.21

Porejemplo,seestimaquesloserannecesarios10miligramosdeantimateriaparapropulsarunanaveaMarte.22

No obstante, hay que indicar que estas cifras no tienen en cuenta que aproximadamente el 50% de laenergasedisipaenformadeemisindeneutrinos,porloqueenlaprcticahabraquereducirlascifrasalamitad.23



Antigravedad

Todava no se conoce el comportamiento de las antipartculas en un campogravitatorio: esto se podraobservarcomprobandosiunhazhorizontaldepositronesodeantiprotonesprovenientesdeunaceleradorsecurvahaciaarribaohaciaabajoenelcampogravitatoriodelaTierra,peroestaspartculasproducidasporcolisionessedesplazanavelocidadesprximasaladelaluzenelvaco,porloquelacurvaturaaobservarestaraenelordendeundimetronuclearporkilmetrodelongituddelhaz(0,0000000000001cm),yporahoranoesposiblemedircurvastanpequeas.

Si las antipartculas o la antimateria se movieran en sentido inverso a la materia comn en un campogravitatorio,seecharaportierraelPrincipiodeequivalenciayconlalateorageneraldelarelatividad,aunquenootrasteorasrelativistasdelagravitacin.24

Unexperimentoconceptualporelque severificara fcilmente la inexistenciadeantigravedadesque lagravedadestenlamasaynoenlamateriacomotal(laantimateriaesmasaconcargaselctricasopuestas),la masa est un nivel por debajo de la materia barinica ordinariay la materia es masa con cargaselctricas endgenas por tanto y porque no existe antimasa o antiaglutinacin de energa(anticromodinmicaglunica)nopuedeexistirdemaneraalgunaunafuerzagravitatoriarepulsivaparaconla materia fisicoqumica conocida. La Ley de Conservacin de la energamomento, el Principio deequivalencia y por ende la Teora General de la Relatividad seran reafirmados tras esto, quedaranindemnes.

Vasetambin

AmbiplasmaAntihidrgenoAntipartculaBariognesisSimetraCP

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Enlacesexternos

WikimediaCommonsalbergacontenidomultimediasobreAntimateria.Wikcionariotienedefinicionesyotrainformacinsobreantimateria.

ArtculosenWikinoticias:Tormentasterrestrescreanflujosdeantimateriasegnestudio

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