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:

$$\text{partí}\text{cula}+\text{antipartí}\text{cula}<b>\to </b>\gamma +\mathrm{\gamma }(\text{energí}\text{a})$$

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