20/Sep/07

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¿Materia o antimateria? ¿Por qué no ambas?

Los físicos dicen que han superado un desafío de 60 años al crear moléculas de positronio (positronium), un átomo efímero que contiene materia y antimateria.

Esperan que el logro pueda ayudar a desarrollar la energía de fusión tanto como las armas de energía dirigida, como láseres de rayos gamma, y alentar explicaciones de un enigma de larga data sobre el universo.

La investigación fue publicada esta semana en la revista Nature.

Bajo las leyes corrientes de la física, para cada tipo de partícula de materia ordinaria existe una antipartícula correspondiente.

Por ejemplo, el protón con carga positiva tiene una contraparte con carga negativa, el antiprotón. El electrón, que tiene carga negativa, es compensado por el positrón con carga positiva.

Cuando las partículas y antipartículas se juntan, la reunión es breve mientras se aniquilan mutuamente en un destello de energía.

En el caso de electrones y positrones, las dos especies de partículas crean un átomo efímero, similar al hidrógeno, llamado positronium, cuya existencia fue propuesta a la discusión por primera vez en 1946 y confirmada cinco años después.

El teórico detrás del positronium, el físico norteamericano Profesor John Wheeler, también sugirió que el positronium debería existir como una molécula de dos átomos, denominada Ps2, y que incluso debería haber una versión de tres átomos, Ps3.

Hasta ahora, esta hipótesis nunca ha sido confirmada; el gran problema es la tarea de crear esas mañosas moléculas, muy fugaces, en el laboratorio.

En el espacio libre, dos átomos de positronium no pueden combinarse, porque tienen tal exceso de energía que simplemente se apartan volando otra vez.

Ahora, los físicos de la University of California Riverside, el Dr. David Cassidy y el Profesor Allen Mills, describen cómo superaron este obstáculo para forjar el primer Ps2 del mundo en el laboratorio.

Primero crearon una trampa especial que encerró aproximadamente 20 millones de positrones, que luego enfocaron en una explosión de un nanosegundo sobre una superficie de sílice porosa.

Refugiados dentro de los poros, los positrones capturaron electrones para formar átomos de positronium.

Éstos a su vez se unieron para formar unas 100.000 moléculas de dos átomos antes de explotar.

Las paredes de sílice de los poros fueron la clave del éxito, porque absorbieron el exceso de energía de los átomos, permitiéndoles unirse, aunque fugazmente.

Los autores creen que la evidencia de que las moléculas buscadas durante tanto tiempo habían sido creadas viene de una reveladora curva de temperatura de los rayos gamma liberados por la explosión.

La aniquilación de materia-antimateria tiene ejemplos en la medicina, donde la tomografía por emisión de positrones (PET) provee una imagen en tres dimensiones del cuerpo para ayudar a los médicos a detectar enfermedades.

Durante mucho tiempo, los físicos han reflexionado sobre un enigma que desafía la ley de "simetría" según la cual la materia es equilibrada por la antimateria.

La materia parece dominar el universo visible, y la nueva investigación podía ayudar explicar por qué es así, según dicen otros expertos.

"Esa investigación nos está dando nuevas maneras de comprender la materia y la antimateria", dice el Profesor Clifford Surko de la University of California San Diego.

Descubrir el neutrino

Y en otra investigación de física de partículas, un consorcio internacional de científicos ha descubierto por primera vez un tipo de partícula fugaz emitida por el sol.

La detección de estos neutrinos de baja energía debería ayudar a confirmar las teorías sobre cómo funciona nuestra estrella, dicen los científicos del National Centre for Scientific Research (CNRS), de Francia.

Los neutrinos son partículas elementales no cargadas que son expulsadas en inmensas cantidades desde el sol como consecuencia de una fusión termonuclear, y vienen en un amplio rango de energías.

Hasta ahora, las tecnologías de detección podían descubrir neutrinos de alta energía, partículas con una energía cinética de más de 5 millones de electronvolts.

Pero hasta ahora los detectores no eran lo bastante sensibles para los neutrinos de baja energía, que tienen menos de un millón de electronvolts.

El avance ha llegado gracias al detector Borexino, de un año, ubicado bajo la montaña Gran Sasso en la cordillera italiana de los Apeninos, a unos 160 kilómetros al este de Roma.

El detector ha sido instalado bajo tierra para protegerlo de otras fuentes de energía que podrían distorsionar los resultados.

Fuente: FP. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard