Siguiendo la teoría especial de la relatividad de Einstein, el principio de equivalencia y la teoría de la mecánica cuántica, Paul Dirac, quien hizo contribuciones fundamentales a la mecánica cuántica, descubrió que, al calcular los niveles de energía, dan resultados matemáticos tanto positivos como negativos. Estos resultados negativos descubiertos por Dirac no tenían una explicación precisa, excepto que eran como agujeros que podían ocultar el electrón en el caso de que cayera dentro de ellos. En 1932, mientras observaba la radiación cósmica, Carl Anderson descubrió una partícula que tenía la masa del electrón, pero con una carga positiva. Esta partícula se llamó positrón o antielectrón. Este era el agujero del electrón que causaba la desaparición tanto del electrón como del positrón si el electrón caía dentro de él.[1]

Había comenzado la etapa de descubrir partículas de antimateria y, posteriormente, se descubrieron los opuestos de otras partículas.

Las antipartículas tienen la misma masa que la partícula de materia que contrarrestan. Sin embargo, generalmente tienen una carga opuesta. A veces, las partes de la antipartícula (es decir, los quarks) tienen cargas que se oponen a las partes de la partícula de materia. Este es el caso del neutrón, que tiene carga cero.[2]

El electrón tiene una carga negativa, mientras que el antielectrón (o positrón) tiene una carga positiva.

El protón tiene una carga positiva y el antiprotón tiene una carga negativa.

El neutrón no tiene una carga ni positiva ni negativa, como es el caso del antineutrón. Sin embargo, ambos están compuestos de quarks cuyas cargas se oponen entre sí.

Si colisionan, la antimateria y la materia se aniquilan, liberando alta energía. Del mismo modo, los fotones de alta energía (como los fotones de rayos gamma) pueden transformar su alta energía en partículas de materia y antimateria, por ejemplo, el electrón y el positrón, dentro de los límites de la ley de Einstein, E = mc2.

Los fotones del universo eran de alta energía al comienzo de su formación. Es por eso que los pares de partículas de materia y antimateria solían aparecer y se aniquilaban continuamente, dejando detrás fotones de alta energía que repiten el ciclo, y así sucesivamente.

Un equipo de investigadores logró sintetizar átomos de antihidrógeno, aunque solo pudieron mantenerlos durante una fracción de segundo, ya que la antimateria no se puede contener dentro de un frasco de materia porque juntos serían aniquilados. La forma de preservar la antimateria es contenerla dentro de las paredes de un campo magnético fuerte. Sin embargo, este campo no evita que los átomos de la materia lo atraviesen. En consecuencia, la vida útil de la antimateria sintetizada es corta siempre que esté rodeada de materia.

Sigue habiendo un tema importante sobre la antimateria, a saber, que el modelo estándar supone que el universo material se formó debido a que las partículas de materia fueron más de una por cada mil millones al comienzo de la formación del universo. No hay justificación para este número en exceso. Por esta razón, es razonable suponer la existencia de antimateria en una de las fronteras del universo, tal vez en un rincón lejos de la materia que está bajo nuestra observación. Si la antimateria estuviera presente dentro del mismo alcance que la materia, y una masa de materia colisionara con una masa de antimateria del tamaño de una estrella, la energía liberada por su aniquilación sería extremadamente alta, según la ley de Einstein de E = mc2, y se puede estimar que esta energía es igual a la energía de miles de millones de estrellas.

Si se liberara de una vez una energía en esta medida, sin duda se podría observar, aunque se encuentre en la galaxia más distante. Esto es el supuesto, especialmente, dado el gran avance de la cosmología. Por esta razón, si existe la antimateria, debe estar en un rincón del universo que no sea el rincón en el que existen los cúmulos galácticos materiales que conocemos, observamos y en los que vivimos.

Con todo, actualmente el universo parece inquietantemente desequilibrado. Esperamos que las partículas y las antipartículas existan en igual número, pero nos encontramos con un cosmos dominado por las partículas corrientes, que parecen la mar de felices sin sus antipartículas. ¿El desequilibrio se explica mediante ciertas bolsas ocultas de antimateria en el universo? Durante el universo temprano, ¿se violó alguna ley de la física (o regía alguna ley física desconocida), lo cual decantó para siempre el equilibrio a favor de la materia con respecto a la antimateria? Tal vez no conozcamos nunca las respuestas a estas preguntas (Tyson & Goldsmith 2004, “Orígenes”, 65).

[1] Carl Anderson (1905-1991) fue un físico y astrónomo estadounidense.

[2] Un neutrón también tiene una antipartícula, aunque no tiene carga. Su antipartícula, el antineutrón, tiene carga cero también.


Extracto del libro “La Ilusión del Ateísmo” de Ahmed AlHasan (a)

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