Por primera vez se podría transportar antimateria fuera del laboratorio

Alrededor del 5% de la composición del universo se llama materia visible o materia bariónica. Este tipo de materia está formada por partículas que interactúan con la luz como los protones y los electrones. Además, cada partícula también tiene un componente igual pero con carga opuesta que se llama antipartícula. La antimateria también forma parte de lo que conocemos como materia visible.

A pesar de esto, la antimateria es extremadamente rara en el universo y la mayor parte de lo que observamos es materia ordinaria. En teoría, se estima que materia y antimateria deberían haberse producido en cantidades iguales, pero esto no es lo que observamos. Esta asimetría es una de las preguntas más importantes dentro de la Astronomía, donde físicos de todo el mundo intentan encontrar una respuesta creando antimateria en el laboratorio.

El CERN es uno de los laboratorios capaces de producir antimateria mediante colisiones de alta energía. Sin embargo, manipular y almacenar antimateria es un proceso complicado ya que la antimateria tiende a aniquilarse con la materia. Ahora, dos grupos del CERN tienen una idea aún más ambiciosa: poder transportar antimateria entre diferentes laboratorios y, quién sabe, incluso entre universidades.

Antimatéria

La antimateria está compuesta por antipartículas que tienen las mismas características que sus correspondientes partículas excepto la carga eléctrica. Los positrones son las antipartículas correspondientes de los electrones, mientras que los electrones tienen carga negativa, los positrones tienen carga positiva. Los protones tienen carga positiva mientras que los antiprotones tienen carga negativa.

Según la cosmología, el Big Bang debería haber formado una cantidad igual de materia y antimateria. Al observar el universo se puede notar una ausencia casi total de antimateria. Esto se llama asimetría de antimateria o asimetría bariónica y los físicos intentan encontrar el motivo. Algunas hipótesis sugieren que la antimateria podría interactuar de manera diferente a la materia.

Producción de antimateria

Para estudiar si las interacciones de la antimateria son iguales, algunos laboratorios, como el CERN, se centran en la producción de antimateria mediante colisiones. En los aceleradores de partículas, los protones se aceleran a velocidades cercanas a la de la luz para chocar con objetivos fijos u otras partículas aceleradas. Estas colisiones de muy alta energía pueden generar pares de partículas y antipartículas.

Cuando las colisiones producen pares de partículas y antipartículas, se utiliza una trampa magnética para aislarlas y ralentizarlas. Estas trampas consiguen proteger las antipartículas impidiendo que sean aniquiladas. Con el avance de estos dispositivos, en estos laboratorios ya se ha creado incluso antihidrógeno. La idea es mantener controladas estas partículas durante más tiempo para que los investigadores puedan estudiar sus propiedades.

Aniquilación

El principal desafío en la producción de antipartículas es poder almacenarlas el tiempo suficiente para poder estudiarlas. Por tanto, estos sistemas magnéticos les impiden interactuar con la materia ordinaria durante un tiempo. La aniquilación ocurre cuando una partícula y su correspondiente antipartícula entran en contacto. La aniquilación convierte la masa en energía, generalmente rayos gamma.

El proceso de aniquilación libera una gran cantidad de energía y sería posible observar focos de aniquilación si la antimateria fuera más abundante en el universo. Una de las ideas sería utilizar este proceso de aniquilación como posible fuente de energía. Sin embargo, un obstáculo importante sería transportar antimateria durante el tiempo suficiente para tener una aplicación directa en algún campo de la tecnología.

¿Cómo transportar la antimateria?

Además de esta aplicación tecnológica, el transporte de antimateria también es importante para que lo estudien otros laboratorios y universidades. Actualmente, sólo unos pocos laboratorios en el mundo son capaces de producir antimateria y serían posibles otras pruebas en diferentes lugares. Con esto en mente, dos grupos del CERN quieren transportar antimateria, usando camiones, dentro de la sede del CERN.

Para transportar la antimateria se utilizarán imanes superconductores que mantendrán los antiprotones suspendidos para no entrar en contacto con el contenedor. Un generador móvil alimentará los imanes y un sistema de refrigeración mantendrá los antiprotones a una temperatura extremadamente baja. En octubre se llevó a cabo una prueba preliminar transportando materia ordinaria en un camión.

El motivo detrás

Dos equipos están trabajando para transportar materia oscura a diferentes lugares. Cada equipo tiene un proyecto diferente como motivo para realizar el transporte. El proyecto BASE-STEP busca llevar antiprotones a un lugar libre de interferencias experimentales para poder estudiarlos con mayor precisión.

El proyecto PUMA quiere transportar antiprotones a una instalación donde se produzcan materiales de vida corta. La idea es utilizar antimateria para investigar las estructuras nucleares de estos materiales. Los viajes sólo durarán unas pocas horas y se limitarán al CERN. Sin embargo, el proyecto BASE-STEP tiene como objetivo futuro transportar antiprotones a una distancia de aproximadamente 700 kilómetros hasta la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf.

Fuentes y referencias de la noticia:

- Gibney 2024 Antimatter to be transported outside a lab for first time — in a van Nature