jueves, 19 de marzo de 2009

El experimento del CERN

Primero os explicare que es la antimateria.

la antimateria es la contraparte de la materia.

Su existencia confirma la teoría científica de la simetría universal que dice que cada elemento del universo tiene su contraparte. La antimateria está compuesta de antipartículas, opuestas de las partículas que constituyen la materia normal.

Un átomo de antihidrógeno, por ejemplo, está compuesto de un antiprotón de carga negativa orbitado por un positrón de carga positiva. Si una pareja partícula/antipartícula entra en contacto entre sí, se aniquilan y producen un estallido de energía, que puede manifestarse en forma de otras partículas, antipartículas o radiación electromagnética.

En 1995 se consiguió producir átomos de antihidrógeno, así como núcleos de antideuterio, creados a partir de un antiprotón y un antineutrón, pero no se ha logrado crear antimateria de mayor complejidad.La antimateria se crea en el universo allí donde haya colisiones entre partículas de alta energía, como en el centro de una galaxia, pero aún no se ha detectado ningún tipo de antimateria como residuo del Big Bang (cosa que sí se ha logrado con la materia).

La desigual distribución entre la materia y la antimateria en el universo ha sido, durante mucho tiempo, un misterio. La solución más probable reside en cierta asimetría en las propiedades de los mesones-B y sus antipartículas, los anti-mesones-B.Los positrones y los antiprotones se pueden almacenar en un dispositivo denominado "trampa", que usa una combinación de campos magnéticos y eléctricos para retener las partículas cerca del centro de un vacío.

Para la creación de trampas que retengan átomos completos de antihidrógeno hace falta emplear campos magnéticos muy intensos, así como temperaturas muy bajas; las primeras de estas trampas fueron desarrollados por los proyectos ATRAP y ATHENA.El símbolo que se usa para describir una antipartícula es el mismo símbolo para su contrapartida normal, pero con un sobrerrayado.Como no lo puedo escribir pues este foro le faltan los simbolos latinos pues imaginaros una "P" asi en cursivo con la sinuisidad de la "Ñ" encima.

El experimento del CERN.El 4 de enero de 1996, los científicos del CERN anunciaron su éxito tras haber obtenido, en un proceso de experimentación, no uno, sino nueve antiátomos de hidrógeno. No se trata de partículas fundamentales o de pequeñas combinaciones, se trata -en propiedad- de átomos de antihidrógeno. El método propuesto por Brodsky y Schmidt consistía, básicamente, en hacer chocar un haz de antiprotones con un gas.

El experimento del CERN eligió el hidrógeno como elemento de trabajo porque es el más simple y abundante de todos los elementos químicos. El acelerador LEAR, con el cual se realizó el experimento, disparó un chorro de antiprotones a través de una fina nube de gas xenón.

Durante este proceso, se producen pares de electrón-positrón; luego, de esos positrones, una pequeña fracción viaja casi a la misma velocidad de los antiprotones, lo que implica que los positrones sean capturados por un antiprotón, tras lo cual ambas antipartículas se combinan para formar un antiátomo. Como estos átomos son eléctricamente neutros, el campo magnético del acelerador no los desvía y continúan una trayectoria recta que los lleva a atravesar a gran velocidad una fina barrera de silicio. Mientras que el antiprotón continúa su camino, el positrón choca contra el electrón, con lo que ambas partículas se aniquilan. El resultado es una emisión de rayos gamma que choca contra la barrera de silicio y deja la huella de todo el proceso.

Durante el desarrollo de estos primeros experimentos se detectaron once choques contra la barrera de silicio. De estos, nueve son considerados indudablemente causados por la aparición de antiátomos de hidrógeno; sobre los otros dos hay dudas. El antiátomo de hidrógeno producido sólo dura 10 segundo antes de encontrar materia a su paso y desaparecer, por lo que Brodsky y Schmidt propusieron en sus trabajos la creación de un campo magnético para poder detectar los antiátomos en medio de todas las partículas que se generan en el proceso.

Las partículas -que tienen cargas positivas o negativas- seguirían una órbita curva, pero el antiátomo (cuya carga total es neutra) no se vería afectado por el campo magnético y saldría en línea recta.Uno de los problemas que planteó este proceso fue el de cómo atrapar y conservar la antimateria, evitando que explotara al tomar contacto con la materia. La solución del CERN fue usar un envase diseñado por el Laboratorio Nacional de Los Álamos de EE. UU.

Este tipo de envase lograba mantener la partícula de antimateria en forma estable por medio de campos eléctricos y magnéticos. Un ciclotrón puede frenar a un antiprotón de modo que pueda ser capturado, detenido y paralizado con campos magnéticos. Una vez quieto, el antiprotón es introducido en un envase vacío para evitar choques con átomos de aire, y el magnetismo impide que el antiprotón toque sus paredes, detonando una explosión de rayos gamma.En el futuro podria usarse el átomo de hidrógeno. Ha sido uno de los sistemas físicos más importantes para una variedad amplia de medidas fundamentales relativas al comportamiento de la materia.

La producción de antihidrógeno abre las puertas para una investigación sistemática de las propiedades de la antimateria y la posibilidad única de comprobar principios físicos fundamentales.En la cosmología podemos prever que en el futuro se podrán contar con tecnologías que permitan investigar con más y mejor precisión la estructura del universo y, por ende, las características y fuentes de emisión de antimateria. Con este fin en particular, la NASA ha desarrollado un proyecto para instalar en la estación espacial internacional , en el año 2002, un detector de antipartículas que se la ha denominado "Espectrómetro Alfa Magnético" (AMS).

El instrumento está diseñado para detectar antimateria atómica (hasta ahora solamente se han observado antipartículas) entre las partículas de los rayos cósmicos que a la velocidad de la luz bombardean intensamente la Tierra. La mayor parte de ellas provienen del Sol y también de remanentes de estrellas que han explotado en nuestra galaxia, pero la detección de las más energéticas se ha conseguido en lugares próximos al centro de la Vía Láctea y de fuentes lejanas de ésta. En consecuencia, serán estos últimas los blancos focalizado para ejecutar los procesos de detección de antimateria atómica espacial.

También en otros campos científicos el descubrimiento de la antimateria podría tener aplicaciones inmensas:

en el campo de la investigación aerospacial, en la medicina, etc. Se abre la posibilidad de obtener (a largo plazo, eso sí) una energía ilimitada y barata; motores para naves interestelares que podrían desarrollar velocidades superiores a un tercio de la de la luz, lo que abriría mayores posibilidades en la exploración del espacio.Lo anterior no significa que se podrá contar a corto plazo con reactores de materia-antimateria, o que pronto se podrán unir antiátomos para crear antimoléculas. Hasta el momento, solamente se han desarrollado en laboratorio diecinueve antiátomos de hidrógeno, y el equipo estadounidense encabezado por Charles Munger proyecta lograr unos cien. Para poder contar con un supercombustible de antimateria hay todavía que pasar una multiplicidad de obstáculos. El primero es encontrar un método para crear antiátomos en reposo, en vez de a alta velocidades, para que no desaparezcan al chocar con la materia. Además, sería necesario lograr crear antiátomos más complejos que los de hidrógeno, lo cual, por ahora, parece casi inimaginable.

Conclusión:"Es lo mas estraño que logrado conocer pero tiene su explicación real"

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