Parejas irreconciliables de la naturaleza

Escrito por  Ago 18, 2010

Osvaldo de Melo *

Tristeza y felicidad, bondad y maldad, verdad y mentira; son estas, parejas representativas de contrarios irreconciliables.

Existe en la naturaleza un tipo de pareja en la cual el antagonismo se presenta todavía más profundamente que en cualquier otro caso: la integrada por la materia y la antimateria.

La sustancia que conocemos normalmente está hecha de materia. Por ejemplo, un átomo de Hidrógeno, que es el más pequeño y sencillo que existe, está formado por un electrón que gira alrededor de un protón. Entre el protón y el electrón existen dos grandes diferencias.

La primera es que el protón tiene una masa muy superior al electrón; tanto es así que no se comete mucho error considerando que la masa del átomo de Hidrógeno es simplemente la masa del protón.

La segunda es que sus cargas eléctricas son contrarias: la del protón es positiva mientras que la del electrón es negativa. Ambos, electrón y protón forman parte lo que se conoce como “materia” en el marco de la Física. Y ahora viene lo bueno.

Existe una partícula que es muy parecida al electrón, con una masa tan pequeñita como él pero que tiene carga positiva en vez de negativa; esta es la antipartícula del electrón y acostumbra a llamarse anti-electrón o más comúnmente positrón.

También, por su parte, existe el anti-protón, con masa grande como la del protón pero con carga negativa. Y por si fuera poco, se puede construir un átomo de anti-hidrógeno, donde un positrón gira alrededor de un anti-protón. A este tipo de átomos formados de antipartículas es a lo que se ha llamado anti-materia.

Debo aclarar que en la física, el término materia no se suele utilizar con el mismo significado que en la filosofía. De hecho, la antimateria no es nada que esté fuera de la materia; en términos del materialismo filosófico, es materia igualmente.

Lo que caracteriza esencialmente estas parejas opuestas es el hecho de que en caso de que se encuentren una con la otra, se produce su desaparición como partículas convirtiéndose completamente en radiación ganma (que es una radiación electromagnética como lo es la luz pero invisible y de más energía) y en unas partículas muy ligeras y veloces denominadas neutrinos.

Existen ya algunas aplicaciones de las antipartículas; probablemente algunos lectores habrán escuchado sobre la “tomografía por emisión de positrones”, una técnica para obtener imágenes médicas fundamentalmente en neurología.

En este caso al paciente se le administra un fármaco que puede producir positrones, estos se aniquilan con electrones del órgano del paciente que se quiere estudiar. En esta aniquilación se produce la radiación que es la que el tomógrafo detecta y usa para formar la imagen.

Por otra parte, durante el proceso de aniquilación de estas parejas de partículas, se produce una cantidad enorme de energía. Esto es porque en este tipo de reacciones nucleares se cumple la famosa relación de Einstein (E= mc2) según la cual a una pequeña cantidad de masa “m” le corresponde una enorme cantidad de energía “E” que es el resultado de multiplicar esa masa por la velocidad de la luz elevada al cuadrado. Esto las haría ideales para ser utilizadas como combustible.

El problema es que fabricar antimateria cuesta mucho dinero, pues para producir las reacciones nucleares en las cuales se forma la antimateria es necesario utilizar aceleradores de partículas que son instalaciones muy costosas. De hecho algunos cálculos arrojan que sólo la milésima parte de un gramo costaría unos cuantos miles de millones de euros.

Además la antimateria es muy inestable por su tendencia a aniquilarse con la materia y desaparecer como tal, por tanto su almacenamiento es también costosísimo, ya que haría falta mantenerla sin que entre contacto con la materia.

Existen algunos misterios sobre estas antipartículas. Ellas fueron predichas por Paul Dirac en 1928 y pronto comenzaron a obtenerse en el laboratorio.

También se sabe que existen en una pequeñísima cantidad de manera natural como consecuencia de la interacción de los rayos cósmicos con la sustancia. Pero la verdad es que no se puede explicar por qué hay tanta materia y tan poca antimateria en nuestro universo.

Las explicaciones son variadas y todas exóticas. Por ejemplo algunos suponen que lo que ocurre es que vivimos en una parte del universo donde prevalece la materia sobre la antimateria pero que existen galaxias lejanas compuestas exclusivamente de esta antimateria.

Otra supuesta explicación se remonta al inicio mismo del tiempo, donde todo el universo estaba sumamente comprimido y comenzó a expandirse (es lo que se conoce como Big Ban). En ese momento inicial había casi tantas partículas como antipartículas, pero solo casi. Ganaban por poquísimo las partículas.

Por eso en el transcurso de aquellos primeros tiempos comenzó un gran proceso de aniquilación de unas con otras, hasta que se gastaron las que estaban en menor cantidad que eran las antipartículas. Esto explica que de ahí en adelante prácticamente sólo existan partículas y no antipartículas en el Universo.

Algunos postulan propiedades extrañas como la anti-gravedad: ¡Estas antipartículas caerían al revés de las otras!, se caerían para arriba, para decirlo en un lenguaje más cómodo.

De ser esto cierto se echaría por tierra la teoría de la gravitación de Einstein que es la teoría general de la relatividad. Pero esto es muy difícil de comprobar porque ellas viven demasiado poco tiempo y se mueven muy rápido.

Debido a las posibilidades de aplicación y a todas estas preguntas abiertas alrededor de la antimateria, existen hoy investigaciones dirigidas a buscar antipartículas en el espacio exterior.

El asunto no es nada fácil porque se trata de llevar a la estación orbital internacional un detector de antimateria. El aparato se las trae, pues pesa casi siete toneladas y utiliza un electroimán enfriado a -264 grados Celsius.

En el más reciente proyecto de este tipo, el detector, luego de quince años parecía a punto para ser transportado en un transbordador a la estación orbital este verano.

Pero en abril se dieron cuenta que existían fallas en su construcción, en particular problemas de enfriamiento, que impedirían tener el equipo funcionando el tiempo suficiente. Por eso todo ahora se ha retrasado y están pensando en substituir el electroimán por otro. Habrá que esperar al parecer hasta fin de año.

¿Cuánto faltará para desentrañar los misterios de la antimateria?

Quién sabe. Por lo pronto se me ocurre pensar en lo bueno que sería que otros de los contrarios a los que me refería al inicio presentaran también la asimetría de las partículas y las antipartículas; y que hubiera mucha más felicidad, bondad y verdad que sus opuestos.

* Doctor en Ciencias Físicas. Profesor Titular, Facultad de Física, Universidad de La Habana.