• En el futuro podría almacenarse y utilizarse para impulsar
naves espaciales para reducir el tiempo de viaje interplanetario,
afirmó Alejandro Ayala, del Instituto de Ciencias Nucleares
• Una vez confirmada su existencia en el campo magnético
que rodea a la Tierra, el siguiente paso es imaginar cómo capturar
y acumular los antiprotones
• En el ICN “estamos interesados en saber el origen de
la asimetría entre la materia y antimateria; también
se estudian los rayos cósmicos”
En lo que constituye un reto tecnológico
enorme, la antimateria –como la encontrada recientemente en el
campo magnético que rodea la Tierra–, podría almacenarse
y utilizarse en el futuro para producir energía, incluso más
eficiente que la nuclear, afirmó Alejandro Ayala.
El científico del Instituto de Ciencias
Nucleares (ICN), expuso que si se hace chocar un protón contra
un antiprotón la energía que se produce es 300 veces mayor
a la de una reacción nuclear típica. Eso permitiría
alcanzar aceleraciones mayores que las producidas con combustibles comunes
y corrientes, basados en la mezcla de hidrógeno y oxígeno.
La antimateria sería un combustible
muy eficiente para impulsar naves espaciales y reducir su tiempo de
viaje. Se calcula que en 20 años se tendrá esta tecnología,
refirió el integrante del Departamento de Física de Altas
Energías de esa entidad universitaria.
Por ahora, una vez descubierta la antimateria
tan cerca de nosotros, el siguiente paso es “imaginar cómo
capturar y almacenar los antiprotones”, abundó el experto.
Ayala explicó que la antimateria está
compuesta de partículas idénticas a las que componen la
materia, pero con carga opuesta. Por ejemplo, los electrones, que transportan
la electricidad en los cables de cobre de las instalaciones eléctricas,
comparten las mismas propiedades que su anti-partícula, el positrón,
con excepción de su carga eléctrica. Los primeros son
negativos; los segundos, positivos.
Ese también es el caso de los protones
que se encuentran en los núcleos atómicos, de carga positiva,
y cuyas anti-partículas son los antiprotones, que son negativos.
Al formarse el universo, de acuerdo con la
teoría estándar, debió existir una gran simetría,
es decir, equivalencia entre materia y antimateria. “No hay razón
para que en el comienzo una prevaleciera sobre la otra”, expuso
el especialista.
Aún más: si dos partículas,
una de materia y otra de antimateria, se encuentran, se aniquilan y
producen radiación (luz). Al principio del cosmos, todo estaba
condensado en un pequeño espacio y existía la misma cantidad
de ambos tipos de partículas, de materia y de antimateria que
debieron haberse encontrado fácilmente y haberse convertido en
luz. Pero no sucedió así.
“Algo ocurrió en la evolución
del universo temprano que hizo que hubiera más materia que antimateria,
aunque no sabemos qué fue. Esa es una de las preguntas de mayor
interés en la física moderna. En el ICN realizamos investigación
para responder esta pregunta”, refirió Ayala.
Hoy en día, lo que le ocurrió
a las anti-partículas durante la evolución del universo
es un gran misterio. “Es una de las preguntas que tratamos de
responder en la ciencia de frontera; sabemos que existe, incluso la
podemos producir en los grandes aceleradores de partículas –como
el Fermilab o el CERN–, pero se desconoce qué le ocurrió
a la gran mayoría de las antipartículas”.
Se había teorizado acerca de la presencia
de antimateria en la vecindad de la Tierra. La confirmación de
que ésta existe es muy importante, sostuvo el científico
universitario. Se corroboró que está ahí y la probabilidad
de que se produzca y se almacene coincide en buena medida con los cálculos.
En la naturaleza, la anti-materia se crea como
en un laboratorio: con la colisión de partículas a muy
altas energías. Eso sucede todo el tiempo, si el planeta es bombardeado
por rayos cósmicos ultraenergéticos.
En el momento en que éstos llegan a
las capas superiores de la atmósfera, encuentran átomos
y, en particular, a sus núcleos, producen una gran cantidad de
partículas, entre ellas, antimateria. Pero algunas de tales antipartículas
no viven mucho tiempo; los piones, por ejemplo, lo hacen tan sólo
un instante, durante un tiempo del orden de 10–10 segundos.
Otras son más estables, como los antineutrones
que viven por alrededor de 10 minutos; otras, como los antiprotones
lo hacen por siempre y por tener carga eléctrica están
sujetas a la interacción con los campos magnéticos, como
el terrestre.
En el interior de nuestro planeta, explicó
Ayala, hay una especie de “imán” de barra enorme,
“hecho” de hierro fundido, con polos positivo y negativo
que coinciden, más o menos, con los polos Norte y Sur, respectivamente.
A partir de ellos se forman los llamados cinturones
de Van Allen, especie de “orejas magnéticas” que
van de un polo al otro del planeta, donde las anti-partículas
quedan atrapadas, por encima de las capas atmosféricas más
altas y tenues, donde la presencia de materia convencional escasea.
Ahora, la NASA quiere aprovechar el hecho de
que materia y antimateria se aniquilan para diseñar una nave
espacial cuyo componente más importante sea una máquina
que dirija la luz –resultado de esa interacción–
en cierta dirección, para provocar el movimiento del aparato
en dirección opuesta.
El reto es colectar y almacenar la antimateria,
hasta que, llegado el momento, se haga chocar con protones para producir
la luz en la dirección conveniente.
En particular, en el ICN estamos interesados
en saber el origen de la asimetría entre la materia y antimateria,
“por qué estamos hechos de materia, porque hay más
de una que de la otra”, refirió Alejandro Ayala.
También se estudian los rayos cósmicos.
“Queremos conocer cómo se producen, de dónde vienen,
cuál es su energía, y para ello, participamos en el Experimento
Pierre Auger, ubicado en Argentina, donde se colocaron detectores (tanques
de agua) en los que las partículas viajan más rápido
que la luz y producen la radiación llamada Cherenkov. Hemos participado
en el diseño de los detectores y en el software de adquisición
de datos”.
De igual manera, se participa en el observatorio
de rayos gamma ultraenergéticos HAWK, en el volcán Sierra
Negra, Puebla, para saber qué tipo de objetos astrofísicos
los producen. Asimismo, hay un grupo interesado en conocer si hay vida
en Marte, por lo que será de interés para ellos que haya
tecnología para enviar una nave espacial más rápido
y a menor costo que ahora, finalizó Alejandro Ayala.
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