Antimatèria empaquetada

antihidrogen.jpg La natura presenta una interessant predilecció per fer les coses simètriques. Això encanta als físics, que es passen la vida buscant simetries i, encara millor, mirant de trobar fenòmens que trenquin la simetria. I un dels exemples més típics de simetries és l’antimatèria, que amb aquest nom semblaria una cosa estranyíssima, però que en realitat és ben simple.

Tot el que veiem al nostre voltant està fet per àtoms, els quals al seu torn estan fets per protons, amb càrrega positiva, neutrons, que no tenen càrrega, i electrons movent-se al voltant del nucli i que tenen càrrega negativa. Doncs l’antimatèria és el mateix, però amb les càrregues canviades. Els antiprotons són iguals que els protons, però amb càrrega negativa i els positrons són com els electrons però amb càrrega positiva. També hi ha antineutrons, que tenen alguna característica canviada (com ara que està fet per antiquarks enlloc de per quarks).

La característica que si que és espectacular de l’antimatèria és que no té bones relaciona amb la matèria. Si un protó topa amb un antiprotó es desintegren mútuament deixant anar una pila d’energia. De fet, les reaccions matèria-antimatèria són de les que alliberen més energia. En una reacció nuclear de les que estem acostumats a veure (bombes atòmiques, reactors nuclears) un petit percentatge de la matèria es transforma en energia. En canvi, en reaccions amb l’antimatèria és el total de la matèria la que s’allibera en forma d’energia.

Per això, l’antimatèria la podem intuir, la podem fabricar, però només dura una ínfima fracció de segon ja que de seguida topa amb matèria i s’aniquilen. Podem estudiar l’antimatèria només pel rastre que deixa al destruir-se, igual que si estudiéssim un camp de mines llençant-hi coses i mirant com exploten. No tenim temps de veure la mina, però per l’explosió podem deduir com era.

A més, tot i que podem fabricar antimatèria, surt molt cara. M’ha fet gràcia trobar que un mil·ligram d’antimatèria costa 60.000 milions de dòlars. I a sobre, es desintegraria immediatament!

I en realitat quan es diu que es fabrica antimatèria volem dir que han fabricat positrons o antiprotons. No han fet “coses” d’antimatèria. En realitat, la cosa més sofisticada que hem fabricat són àtoms d’antihidrogen. L’hidrogen normal és l’àtom més senzill que hi ha: consta d’un únic protó i d’un electró. Doncs l’antihidrogen es fa amb un antiprotó i un positró.

Fa uns anys en van poder fer uns quant milers d’aquests àtoms. Simplificant molt podríem imaginar que posaven un feix d’antiprotons a topar amb un de positrons i ocasionalment alguns interaccionaven i esdevenien un antihidrogen. Però com sempre, de seguida es desintegraven en reaccionar amb la matèria ordinària.

Però les coses comencen a canviar i fa poc, al CERN, van aconseguir per primera vegada fabricar antihidrogen i mantenir-lo durant un temps prou llarg com per començar a estudiar les seves característiques. Exactament van fer reaccionar deu milions d’antiprotons amb 70 milions de positrons i van aconseguir generar… 38 àtoms (de fet antiàtoms) que van durar un sisè de segon. Sembla poc però és una barbaritat per la física de partícules. La gràcia va ser mantenir-los atrapats en camps magnètics de manera que no es moguessin i no topessin amb matèria.

Caldrà millorar molt el rendiment, és clar. Però potser aviat podrem començar a veure reaccions químiques fetes amb antimatèria. La llauna és que per fer-les sense desintegrar-nos immediatament necessitaríem antireactius ficats en antiprobetes d’un antilaboratori.

Hi ha algun antiquímic a la sala?

10 comentaris

  • Alasanid

    22/01/2011 11:33

    Clidice ens referiem a Sheldon Copper (de the big bang theory), però Hari Sheldon també seria un molt bon personatge per anar a trobar. I tant!!

  • omalaled

    22/01/2011 0:21

    Hola, Dan. Segueixes tan fort com sempre :-) Les antigalàxies de moment estan descartades pels astrònoms. De existir-ne ens estaria arribant una radiació molt particular i en molta quantitat que no s’està rebent. És clar, de moment la cosa està així.

    Però el que m’ha fet gràcia és la darrera pregunta: si hi ha algun químic a la sala. En certa ocasió hi van fer una broma a l’Edward Teller a un diari (no recordo quin exactament) tot preguntant-se que pasaria de trobar-se un Teller amb un alti-Teller. El Teller real va contestar a una carta al mateix diari (també publicada) tot explicant amb un gran to d’humor quà passaria. Si t’interessa te la puc buscar.

    I continua així, que estas igual de genial que sempre.

    Salut!

  • Clidice

    21/01/2011 21:27

    Hari Sheldon, Alanasid?

  • Alasanid

    20/01/2011 22:54

    Ara que ho recordo en una ocasió van fer servir una pistola d’electrons per fregir un cervell d’un robot. Es veu que li havien donat una estructura fractal i hauria estat un perill (és “sueños de robot”)

    Un autèntic mestre l’Asimov…

    PS: A veure si puc contactar-hi amb en Sheldon :-D

  • Daniel Closa

    20/01/2011 21:02

    Clidice. Exacte. El cervell positronic patentat per la U.S. Robots Inc. A més, era un bon exemple de les llibertats que ets pots prendre en la ciència ficció. Una vegada li van preguntar a l’Asimov:
    Quina avantatge tenien els positrons sobre els electrons per fer cervells de robot? Resposta: Ni idea.
    I com s’evita la reacció matèria-antimatèria que fondria el cervell del robot i de pas desintegraria mitja ciutat?
    Resposta: No en tinc ni noció. Però cervell positrónic sona molt millor . No?
    Era un mestre aquell home!

  • Clidice

    20/01/2011 19:23

    Uf! de la cosa no en diré res, que els meus professors de física i química al BUP encara van al psicoanalista per la meva causa :P però això dels positrons m’ha fet gràcia, no eren positrònics els cervells dels robots d’Asimov?

  • Daniel Closa

    20/01/2011 14:26

    Cristian. Un antiunivers no ho se. Però galaxies de les que veiem al telescopi podrien estar fetes d’antimatèria. Com que aquí només arriebn els fotons (i aquests son els únics que no es diferencien si provenen de la materia o de l’antimatèria) doncs no tenim manera de saber-ho.
    Tot i que una topada d’una galaxia amb una antigalàxia faria uns focs aritifials per iluminar mig univers!

  • Cristian Estop

    20/01/2011 13:14

    O sigui, encara no podem reproduir les condicions adequades per entendre la antimatèria. Relacionat amb l’anterior article, és possible que hi hagi un antiunivers fet d’antivida… Fascinant! Jo vull veure’l. Tot i que tal com ho descrius no hi duraria gaire ja que jo seria el “anti” “allà”.
    XYhOP diu: Us esteu acostant

  • Daniel Closa

    20/01/2011 11:21

    Si el que vols es “seriositat” només ho has de preguntar a en Sheldon. Ell si que hi enten de simetries i supersimetries!

  • Alasanid

    20/01/2011 10:52

    Sempre buscant simetries i conservacions! I quan les troben vinga a buscar el contrari…

    Ja tinc ganes de començar a veure això seriosament (clar que llavors deixarà de ser intuïtiu com ho és sempre que ho expliques).