Los f¨ªsicos intentan crear ¨¢tomos de antimateria

MALCOLM W. BROWNE Antimateria: el supercomibustible para llevar las naves espaciales a las estrellas, el aniquilador que har¨ªa que una bomba de hidr¨®geno pareciera un petardo, la antisustancia de las antigalaxias habitadas por antipersonas...

En los 66 a?os transcurridos desde que el f¨ªsico brit¨¢nico Paul A.M. Dirac postul¨® te¨®ricamente la existencia de antimateria, las ideas m¨¢s fant¨¢sticas sobre esa sustancia fascinante pero evasiva parec¨ªan estar m¨¢s cerca de la ficci¨®n que de la f¨ªsica. Sin embargo, la creaci¨®n de antimateria en los laboratorios de alta energ¨ªa se ha convertido en algo rutinario y se acercan nuevas posibilidades.

Una de ellas es que, probablemente, pronto existan contenedores port¨¢tiles que puedan almacenar y transportar miles de millones de part¨ªculas de antimateria durante meses, independizando a los cient¨ªficos de la necesidad de estar cerca de uno de los pocos aceleradores de part¨ªculas capaces de producir antimateria.

Otra posibilidad que ahora parece factible es la formaci¨®n de anti¨¢tomos enteros a partir de las antipart¨ªculas subat¨®micas. El anti¨¢tomo m¨¢s sencillo y f¨¢cil de hacer ser¨ªa el antihidr¨®geno at¨®mico, que consistir¨ªa en un ¨²nico antiprot¨®n con carga negativa como n¨²cleo y un ¨²nico antielectr¨®n -o positr¨®n cargado positivamente, en ¨®rbita alrededor de ¨¦ste (las part¨ªculas de antimateria tienen una carga el¨¦ctrica igual pero de signo opuesto a la de sus hom¨®logos de materia ordinaria).

Si los f¨ªsicos lograran fabricar antihidr¨®geno, y si se pudiera congelar una cantidad suficiente para formar una bola de antihidr¨®geno helado, y si se consiguiera encontrar una forma de almacenar ese ex¨®tico y peligroso hielo sin que entrara en contacto con la materia ordinaria -lo que causar¨ªa la aniquilaci¨®n mutua y una explosi¨®n descomunal- podr¨ªa empezar a abrirse el camino hacia los combustibles para cohetes interestelares. Aunque los cient¨ªficos pronostican que el antihidr¨®geno podr¨ªa crearse en los pr¨®ximos dos a?os en uno de los varios experimentos que est¨¢n previstos, consideran que la perspectiva de almacenarlo es apenas un sue?o.

La antimateria se utiliza normalmente en aceleradores de part¨ªculas, como el Tevatron de Fermilab (Chicago) o el LEP del Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas, CERN (Ginebra), en los que se hacen chocar frontalmente haces de part¨ªculas y haces de antipart¨ªculas.

Los positrones -o antielectrones- se utilizan en medicina para hacer exploraciones detalladas de los tejidos blandos y observar procesos qu¨ªmicos, incluida la actividad cerebral, en la Tomograf¨ªa por Emisi¨®n de Positrones (PET, siglas inglesas). Los positrones son emitidos por is¨®topos radiactivos de vida corta como el ox¨ªgeno 15 o el fl¨²or 18, que pueden introducirse en un paciente, pero que sobreviven muy poco tiempo, por lo que el PET debe estar cerca del acelerador de part¨ªculas -ciclotr¨®n- que fabrica los is¨®topos.

Como combustible de cohete un poco de antihidr¨®geno dar¨ªa para llegar muy lejos. Si se pudiera construir un cohete que emplease hidr¨®geno calentado por la aniquilaci¨®n de antihidr¨®geno que se mezclara con ¨¦l, la energ¨ªa propulsora de una cent¨¦sima de gramo de ese combustible ser¨ªa equivalente a la de 120 toneladas de combustible convencional a base de hidr¨®geno y ox¨ªgeno l¨ªquidos.

Pero, incluso para experimentos cient¨ªficos, los antiprotones son muy caros. En Fermilab se producen antiprotones bombardeando un blanco de cobre con protones ordinarios. En t¨¦rminos de la energ¨ªa el¨¦ctrica y otros gastos necesarios, para fabricarlo, un t¨ªpico paquete de antiprotones acelerado por el t¨²nel circular del Fermilab de 6,5 kil¨®metros, que contiene unos 63.000 millones de estas antipart¨ªculas, cuesta unos 8,2 millones de pesetas.

En cualquier caso, los antiprotones fabricados en el Fermilab tienen demasiada energ¨ªa para experimentos, como los de producir antihidr¨®geno. Una fuente mucho m¨¢s pr¨¢ctica, es el anillo de antiprotones de bajas energ¨ªas del CERN.

Los antiprotones recogidos en el anillo de almacenamiento se enfr¨ªan desde una energ¨ªa de partida de unos cinco MeV hasta un MeV, y despu¨¦s de sacarlos del anillo los antiprotones pueden ser enfriados todav¨ªa m¨¢s, hasta que pr¨¢cticamente no se mueven. "Por eso vamos all¨ª a hacer nuestros experimentos", afirma Gerald Gabrielse, de la Universidad de Harvard, "y por eso el grupo de Los ?lamos tambi¨¦n ir¨¢ all¨ª". Los cient¨ªficos est¨¢n desarrollando dos estrategias para fabricar antihidr¨®geno.

En una de ellas, una trampa de Penning se cargar¨ªa con antiprotones y antielectrones, con la esperanza de que un par de positrones fueran capturados y entraran en una ¨®rbita estable alrededor de los antiprotones, con lo que se crear¨ªan anti¨¢tomos estables de antihidr¨®geno.

Otro planteamiento, presentado por el grupo de Gerald A. Smith, de la Universidad de Pensylvania, y cient¨ªficos de la universidad de California en Irvine, implica el hacer pasar el haz de antiprotones del Fermilab por un chorro de hidr¨®geno gaseoso.

F. J Hartmann, de la Universidad T¨¦cnica de Munich, y un equipo de investigadores japoneses informaron recientemente de la creaci¨®n de un nuevo tipo de ¨¢tomo consistente parcialmente de antimateria, llamado helio antiprot¨®nico. Dos protones y dos neutrones forman el n¨²cleo exactamente igual que en el helio ordinario, pero, en lugar de dos electrones en ¨®rbita, hay un electr¨®n y un antiprot¨®n. Este ¨¢tomo sobrevivi¨® durante lo que los f¨ªsicos consideraron un lapso de tiempo asombrosamente largo antes de que sus constituyentes de materia y antimateria se aniquilaran mutuamente: hasta 15 millon¨¦simas de segundo.