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Antimateria

La utilización de la antimateria como fuente de energía suscita el mayor de los intereses pero su coste actual, 60.000 millones de USD el miligramo, lo hace inviable…

Antimateria

La aniquilación mutua de materia y antimateria transforma practicamente el 100% de la masa en energía…

La aniquilación mutua de materia y antimateria transforma practicamente el 100% de la masa en energía…

La materia que nos rodea y de la que estamos constituidos está formada por átomos, que a su vez, está constituida por neutrones, protones y electrones. Estas partículas vienen definidas por su masa y carga eléctrica.

La antimateria es materia constituida por la antiparticulas (antielectrones, antiprotones y antineutrones). Su diferencia estriba básicamente en la carga eléctrica, del signo opuesto al ordinario, con lo que sus movimientos giratorios en torno a sí mismos, o espín, son también inversos.

En 1928, el físico Paul Dirac formuló la ecuación que lleva su nombre, que describe ciertas partículas elementales caracterizadas por espín (1/2), como el electrón. En ella, se predecía la existencia la existencia de antipartículas además de las partículas de materia ordinarias.

La famosa ecuación de Albert Einstein E=mc 2 muestra que la masa es una forma concentrada de energía. Las reacciones nucleares de fisión y fusión solo convierten un 1% de su masa en energía. Sin embargo, con la combinación de la materia y de la antimateria se consigue prácticamente el 100% de la conversión de masa en energía.

En este proceso, denominado aniquilación, la partícula y su antipartícula giran en torno a un centro de fuerza común, hasta que se combinan para desintegrarse produciendo fotones de alta energía (rayos gamma) y/o otros pares partícula-antipartícula.

El antielectrón, o positrón, es tan estable como el electrón, pero su existencia puede ser indefinida. Sin embargo, su promedio de vida es de una millonésima de segundo, ya que es entonces cuando se encuentra con un electrón, aniquilándose mutuamente.

Hay ocasiones en las que el protón y el antiprotón solo se rozan ligeramente en vez de llegar al choque directo. Cuando ocurre esto, ambos neutralizan sus respectivas cargas, convirtiéndose el protón en neutrón y extrañamente el antiprotón en antineutrón, un neutrón cuyo movimiento rotatorio se ha invertido.

Dónde se Encuentra la Antimateria

En 1932, el físico Carl David Anderson descubrió el positrón, o antielectrón, estudiando rayos cósmicos. Veintitrés años después, en 1955, Emilio Segrè y Owen Chamberlain, descubrieron el antiprotón y antineutrón. Sin embargo, no fue hasta 1965 cuando dos equipos, liderados por Antonino Zichichi y Leon Lederman, consiguieron crear un antideuterón, una antipartícula compuesta por un antiprotón y un antineutrón. En 1995, se crearon los primeros átomos de antihidrógeno.

El tiempo que se consigue mantener esta antimateria, por medios como campos magnéticos o radiofrecuencia, se incrementa con los años. En 2011, se lograron almacenar 300 átomos de antihidrógeno durante 1.000 segundos. Dada la elevada complejidad de la antimateria por su naturaleza intrínseca, grandes cantidades de energía para su creación y complicados sistemas de almacenamiento, es considerada la sustancia más cara del mundo, con un costo estimado de unos 60.000 millones de USD el miligramo.

La antimateria en forma de antipartículas se crea constantemente en el universo en las colisiones de partículas de alta energía, como por ejemplo con los rayos cósmicos. También puede originarse, de una forma natural, en el Sol así como en la parte superior de las tormentas eléctricas por ráfagas de rayos gamma terrestres generadas en el interior de las tormentas eléctricas y asociados directamente con los relámpagos.

Con la masa de antimateria equivalente a la de un grano de arroz, una nave espacial podría viajar a Marte…

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En ciertas regiones de la magnetosfera terrestre, también se pueden encontrar, ya que estas antipartículas son atrapadas por el intenso campo magnético de la Tierra, causado a su vez por la rotación de ésta. Dicho campo atrapa partículas cargadas (plasma) provenientes del sol (viento solar), así como partículas cargadas que se generan por interacción de la atmósfera terrestre con la radiación cósmica y la radiación solar de alta energía.

Aplicaciones de la Antimateria

La tomografía por emisión de positrones o PET es una técnica no invasiva de diagnóstico de la Medicina Nuclear capaz de medir la actividad metabólica del cuerpo humano. La PET detecta y analiza la distribución tridimensional que adopta en el interior del cuerpo un radiofármaco de vida media ultracorta administrado a través de una inyección intravenosa. La PET detecta la emisión de fotones producidos al aniquilarse los positrones, emitidos por el radiofármaco, y los electrones corticales del cuerpo del paciente. Los antiprotones son cuatro veces más efectivos que los protones en la destrucción de tejido canceroso, es por ello que se estudien sus aplicaciones en oncología.

Sin embargo, la aplicación que mayor interés suscita es la generación de energía, ya que la aniquilación de una partícula con una antipartícula genera energía unas cinco mil veces mayor que la energía nuclear de fisión. Esta fuente de energía podría utilizarse en los viajes intelesterales, dadas su elevado rendimiento. Por ejemplo, se estima que 20 miligramos de antimateria serían suficientes para propulsar una nave a Marte.

Referencias:
http://www.wikipedia.com
http://www.espacioprofundo.com.ar
http://dsc.discovery.com/space/top-10/anti-matter

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