La antimateria está compuesta por antipartículas: partículas que tienen la misma masa que sus equivalentes ordinarias, pero algunas propiedades opuestas, como la carga eléctrica. El ejemplo más conocido es el positrón, que tiene la misma masa que el electrón pero carga positiva.
No significa que sea una "materia negativa". Su nombre proviene de esas antipartículas, que funcionan como contrapartes de las partículas que forman la materia cotidiana.
Cuando materia y antimateria se encuentran, ambas pueden aniquilarse y transformar su masa en energía, generalmente en forma de otras partículas y radiación.
Materia y antimateria
La materia que conocemos está formada por partículas como electrones, protones y neutrones. Para muchas de ellas existe una contraparte de antimateria con la misma masa y números cuánticos opuestos. Algunos ejemplos ayudan a entenderlo:
- El positrón es la antipartícula del electrón y tiene carga positiva;
- El antiprotón corresponde al protón y posee carga eléctrica negativa;
- El antihidrógeno está formado por un antiprotón y un positrón.
El caso de las partículas neutras muestra que "opuesto" no significa simplemente cambiar de signo eléctrico. Un antineutrón también es neutro, pero difiere del neutrón en otras propiedades cuánticas.
Cuando una partícula encuentra a su antipartícula, puede producirse una aniquilación. Este proceso explica por qué resulta tan difícil almacenar antimateria: cualquier contacto con materia común puede destruirla.
¿Cómo se descubrió?
La historia comenzó antes de que alguien observara una antipartícula. En 1928, el físico británico Paul Dirac desarrolló una ecuación que combinaba mecánica cuántica y relatividad especial y sugería la existencia de una contraparte del electrón.
Cuatro años después, en 1932, el físico estadounidense Carl Anderson detectó en rayos cósmicos una partícula con la masa del electrón pero carga positiva. Era el positrón, que se convirtió así en la primera antipartícula descubierta experimentalmente.
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En 1955, Emilio Segrè, Owen Chamberlain y otros investigadores utilizaron el acelerador Bevatron, en California, para descubrir el antiprotón. Décadas después, en 1995, el CERN produjo los primeros átomos de antihidrógeno creados artificialmente.
Hoy el CERN cuenta con instalaciones dedicadas a producir, frenar y atrapar antiprotones y antihidrógeno. Los científicos comparan sus propiedades con las de la materia ordinaria para investigar por qué el Universo actual está dominado casi por completo por materia.
¿Para qué sirve la antimateria?
Su aplicación más conocida está mucho más cerca de nuestra vida cotidiana de lo que parece. La tomografía por emisión de positrones, o PET, utiliza sustancias radiactivas que emiten positrones para obtener imágenes del funcionamiento interno del organismo.
Cuando esos positrones encuentran electrones en el cuerpo, se aniquilan y producen fotones que son detectados por el escáner. Así pueden generarse imágenes utilizadas para estudiar, entre otros problemas, tumores, enfermedades cardíacas y procesos cerebrales.
