Un láser crea miles de millones de partículas de antimateria

Disparando un láser a través de un disco de oro no mayor que la cabeza de un alfiler, los físicos han creado más de 100 mil millones de partículas de antimateria.

La capacidad de crear vastos números de positrones en el laboratorio abre las puertas a nuevas vías de investigación, dicen. Éstas incluyen una comprensión de la física tras los agujeros negros, los estallidos de rayos gamma y por qué sobrevivió más materia que antimateria al Big Bang.

Fábrica de positrones: La físico Hui Chen configura una diana para el experimento de antimateria en la instalación láser del LLNL.

Porción de positrones aumentada

“Hemos detectado mucha más antimateria que nunca antes se haya medido en un experimento láser”, dijo Hui Chen, físico en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en California, Estados Unidos, que lideró el experimento. “Hemos demostrado la creación de un número significativo de positrones usando un láser de pulso corto”.

Experimentos anteriores se realizaron con cantidades menores de positrones usando lásers y dianas de papel fino – pero las nuevas simulaciones demostraron que el oro de un milímetro de grosor produciría muchos más positrones, dijeron los investigadores, que informaron de su hallazgos esta semana en la Reunión de la División de Física de Plasma de la Sociedad Física Americana en Dallas, Carolina del Sur.

Chen y su equipo usaron un láser ultraintenso de pulso corto para irradiar una diana de oro de un milímetro de grosor.

En el experimento, el láser ioniza y acelera los electrones, los cuales están dirigidos justo a través de la diana de oro. En su camino, los electrones interactúan con los núcleos de oro, los cuales sirven como catalizadores para crear positrones.

Número opuesto de electrones

Los electrones emiten paquetes de energía pura, los cuales decaen en materia y antimateria, siguiendo las predicciones de la famosa ecuación de Einstein que relaciona la materia y la energía. Concentrando la energía en el espacio y el tiempo, el láser produce positrones más rápidamente y en una mayor densidad que nunca antes en un laboratorio.

Los positrones son el equivalente en antimateria a los electrones, y se comportan de una forma muy similar, aunque tienen carga opuesta.

Los investigadores aprovecharon esta propiedad para detectarlos, usando un dispositivo típico para detectar electrones (un espectrómetro) y equipándolo para detectar partículas con una polaridad opuesta también.

“Creando tanta antimateria, podemos estudiar en mayor detalle si realmente la antimateria es igual que la materia, y tal vez lograr más pistas sobre por qué el universo que vemos tiene más materia que antimateria”, dijo Peter Beiersdorfer investigador principal tras el proyecto en el LLNL.
“Hemos entrado en una nueva era”, añade Beiersdorfer. “Ahora que tenemos lo que hemos estado buscando, es casi como nos golpease en la cabeza. Prevemos un centro de investigación de antimateria, usando lásers como fábricas baratas de antimateria”.

Las partículas de antimateria son aniquiladas casi por completo al contacto con la materia común, y se convierten en energía pura en forma de rayos gamma.

Hay una considerable especulación sobre por qué el universo observable parece ser materia casi por completo, si otros universos podrían estar hechos casi completamente de antimateria, y si podría ser posible aprovechar tal antimateria.

Producto de eventos celestes energéticos

La materia normal y la antimateria se cree que han estado en equilibrio en los mismos inicios del universo, pero debido a una misteriosa “asimetría”, la antimateria decayó o se aniquiló, y hoy apenas quedan restos.

A lo largo de los años, los físicos habían teorizado sobre la antimateria, pero no se confirmó su existencia de forma experimental hasta 1932.

Los rayos cósmicos de alta energía que impactan en la atmósfera de la Tierra producen diminutas cantidades de antimateria en los chorros resultantes, y los físicos han aprendido a producir modestas cantidades de antimateria usando los aceleradores de partículas tradicionales y configuraciones lásers menores en el laboratorio.

La antimateria puede también encontrarse en regiones como el centro de la Vía Láctea y otras galaxias, donde tienen lugar eventos celestes muy energéticos. La presencia de la antimateria resultante es detectable mediante los rayos gamma producidos cuando los positrones se destruyen cuando entran en contacto con la materia cercana.

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Fecha Original: 19 de noviembre de 2008
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Vía: Ciencia Kanija