LA PRIMERA MOLECULA DE MATERIA Y ANTIMATERIA CONSEGUIDA EN LABORATORIO

La primera molécula de materia y antimateria, creada en laboratorio

Permitirá penetrar en el núcleo del átomo y conseguir una poderosa arma destructora


Físicos norteamericanos han creado en laboratorio la primera partícula de materia y antimateria,
que en el futuro permitirá penetrar en el núcleo del átomo y
posiblemente desarrollar un láser aniquilador de rayos gamma, el arma
soñada por los autores de ciencia ficción. Lo han conseguido uniendo
dos electrones y dos positrones en una molécula llamada dipositronio,
que libera dos veces más energía en forma de rayos gamma cuando se
desintegra.



Físicos norteamericanos han creado en laboratorio una molécula de materia y antimateria
que, si bien había sido predicha por la teoría, nunca había sido
observada. Se trata de una molécula de dipositronio, compuesta de dos
electrones y dos positrones, en la que el positrón es el equivalente
antimaterial del electrón.


El positronio
es un átomo exótico que, una vez creado, se desintegra en menos de 142
milmillonésimas de segundo y se transforma en fotones de alta energía
llamados también rayos gamma.


Lo que consiguieron Allen Mills y David Cassidy, de la Universidad de California (Riverside), tal como se explica en un comunicado
de esta universidad, es atrapar positrones en una película de silicio y
crear simultáneamente una cantidad suficiente de átomos de positronio
para que se combinen y formen dipositronio, o moléculas de dos dos
positronios, que liberan dos veces más energía en forma de rayos gamma
cuando se desintegran. (Una molécula es una partícula formada por un conjunto de átomos ligados por enlaces covalentes o metálicos y su estudio forma parte de la física molecular

Este resultado constituye toda una proeza porque, normalmente, cuando
una partícula se encuentra con su antipartícula, como es el caso del
electrón y el positrón, forman una pareja que se disuelve enseguida
dejando tras de sí otras partículas, como los fotones.


Para conseguir la supervivencia de estas partículas de materia y antimateria, los científicos utilizaron una fina película de silicio, que es la denominación química del mineral de cuarzo.



Primer intento



En un primer intento, cuyos resultados se publicaron
en 2005, Allen Mills y David Cassidy, de la Universidad de California
(Riverside), establecieron la hipótesis de que moléculas de positrones
se podrían formar sobre la superficie del silicio.


Según la teoría, dos átomos de
positronio pueden unirse para formar una molécula de dipositronio. Sin
embargo, en 2005 este equipo de físicos no pudo crear cantidades
detectables de dipositronio porque es muy difícil conseguir los
suficientes átomos en el mismo lugar para que reaccionen y formen
moléculas.


Dos años después, sin embargo, tal como explican en un artículo publicado en la revista Nature,
han podido demostrar la teoría. Utilizaron nanocavidades de silicio
para albergar positrones. Una vez en el silicio, los positrones fueron
unidos a electrones y formaron átomos de positronio.


Debido a la superficie porosa del
silicio, los átomos de positrones vivieron suficientemente para formar
moléculas de dipositronio, integradas con dos átomos. Los dos
electrones y dos positrones que forman el dipositronio están unidos
casi de la misma forma que el hidrógeno molecular.


Superficie de silicio



La superficie del silicio desempeña un papel crucial para la formación
de dipositronio, ya que estabiliza las moléculas absorbiendo la energía
expulsada cuando se forma la molécula.


Tal como explica al respecto la revista Physicsworld, el dipositronio se detectó observando la aniquilación de electrón-positrón del silicio.



Al contemplar los rayos gamma que se generan durante la aniquilación,
los físicos vieron una reducción en el tiempo de vida global del
positronio en el silicio, lo cual interpretaron como una prueba de la
formación de dipositronio.


Esta observación se consiguió
calentando el silicio, que evitó que el positronio se pegara y redujera
el número de moléculas de dipositronio. Con el calor del silicio, el
tiempo de vida del dipositronio se prolongó.


Próxima etapa: condensado de positrones



El proyecto no termina aquí. La próxima etapa consistirá en utilizar
una fuente de positrones más intensa para crear el condensado de
Bose-Einstein (BEC) de positrones y el primer “láser de rayos-gamma de
aniquilación”. La finalidad última es crear fuentes de rayos gamma de
alta energía para estudiar la materia a escala del núcleo atómico.



Cassidy y Mills consideran posible combinar millones de átomos de
positrones entre ellos que, al desintegrarse simultáneamente, estos
condensados de átomos puedan generar un láser de rayos gamma que
concentre una energía un millón de veces superior a la de los láseres
actuales.


El condensado de Bose-Einstein es un estado de agregación de la materia
que se da en ciertos materiales a muy altas o bajas temperaturas. La
propiedad que lo caracteriza es que una cantidad macroscópica de las
partículas del material pasan al nivel de mínima energía, denominado
estado fundamental.


El condensado es una propiedad
cuántica que no tiene análogo clásico. Debido al Principio de exclusión
de Pauli, sólo las partículas bosónicas pueden tener este estado de
agregación. Esto quiere decir que los átomos se separan y forman iones.
A la agrupación de partículas en ese nivel se le llama condensado de
Bose-Einstein.


El BEC de positrones podría
conseguirse aumentando la densidad del positronio y enfriándolo a
continuación, lo que permitiría utilizarlo para crear un láser de rayos
gamma de aniquilación. Los rayos gamma de aniquilación tienen una
longitud de onda muy corta, lo que significa que tal láser podría algún
día usarse para estudiar objetos tan pequeños como el núcleo de un
átomo.


Aplicaciones militares



Estos láseres aniquiladores de rayos gamma constituyen por otra parte
el arma de destrucción con la que han soñado todos los autores de
ciencia ficción. El propio profesor Cassidy ha señalado al respecto que
la diferencia entre la potencia disponible en un láser de rayos gamma y
un láser normal es la misma que existe entre una explosión nuclear y
otra química.


Los positrones se encuentran
frecuentemente en las erupciones solares, las emisiones X y gamma de
los cuerpos celestes y este descubrimiento refuerza la idea de que el
láser aniquilador de rayos gamma no es una utopía y que conseguirlo
será únicamente cuestión de tiempo.


Cuando eso ocurra, el cañón láser de
rayos gamma formará parte del arsenal de la disuasión y del armamento
estándar de los soldados, por lo que es posible que David Cassidy y
Allen Mills lleguen a ser tan famosos como los creadores de las
primeras bombas atómicas.


Actualmente, la radicación gamma
producida por la aniquilación de un electrón que encuentra a un
positrón se utiliza en imagen médica: estos fotones gamma permiten
estudiar el metabolismo de una parte del cuerpo humano con tomografía
por emisión de positrones (TEP o PET scan).


Sábado 22 Septiembre 2007


Eduardo Martínez


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