Antimateria
La antimateria es, literalmente, el "reflejo" de la materia ordinaria. Es una sustancia compuesta por antipartículas, las cuales son casi idénticas a las partículas que conocemos, pero con una diferencia en general fundamental: tienen carga eléctrica opuesta.
Si la materia y la antimateria se encuentran, ocurre el evento más energético del universo: la aniquilación, donde ambas se destruyen y se convierten en energía pura.
Las antipartículas, que contiene la antimateria tienen la misma masa que las partículas ordinarias, pero cargas cuánticas opuestas (como carga eléctrica, número bariónico o leptónico).
Es uno de los conceptos fundamentales de la física moderna y surge directamente de las ecuaciones de la mecánica cuántica relativista.
Definición:
Antimateria:
- Conjunto de objetos físicos compuestos por antipartículas, donde cada antipartícula es el socio cuántico opuesto de una partícula ordinaria.
Cada:
- fermión tiene un antifermión,
- bosón tiene un antibosón (salvo los neutros que son sus propias antipartículas).
Antipartículas básicas:
Propiedades fundamentales de la antimateria:
Formación de la Antimateria:
- La antimateria surge naturalmente:
- En reacciones de alta energía – en el LHC, rayos cósmicos, supernovas.
- Por creación de pares
γ + γ → e − + e +
- En desintegraciones radiactivas
(por ejemplo, el positrón en el PET médico).
Estructuras compuestas de antimateria:
La antimateria puede formar equivalentes de estructuras normales:
En 2010, CERN creó anti-hidrógeno estable durante varios minutos, y en 2021 se pudo medir cómo responde a la luz.
Aniquilación materia–antimateria:
Cuando una partícula y su antipartícula se encuentran, ocurre:
A diferencia de una reacción nuclear (que solo libera una fracción de la masa), en la aniquilación de materia-antimateria, el 100% de la masa se convierte en energía (fotones de rayos gamma).
Antimateria en el Universo:
Observación cosmológica indica:
- El Universo es casi 100% materia.
- La cantidad de antimateria libre es extremadamente pequeña.
- Se desconoce por qué no hay partes del cosmos dominadas por antimateria.
Este problema es conocido como:
El Problema de Bariogénesis / Asimetría materia–antimateria
Usos de la antimateria:
| Uso | Aplicación |
|---|---|
| Medicina | Tomografía por Emisión de Positrones (PET) |
| Física fundamental | Estudios en CERN sobre CPT, gravedad, espectros atómicos |
| Futuras tecnologías | (hipotéticas) Propulsión de naves mediante aniquilación |
