En la bomba atómica se convierte la materia en energía. ¿Es posible hacer lo contrario y convertir la energía en materia?

Tras la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos y sus aliados utilizaron bombas nucleares para derrotar a Japón. Estas potentes armas liberan energía al fusionar átomos más ligeros, como el hidrógeno, en otros más pesados, como el helio. Pero, ¿sabías que es posible ir en la otra dirección? Es decir, los físicos han descubierto cómo convertir la energía pura en materia al chocar partículas entre sí a casi la velocidad de la luz. Así que sí, es posible crear algo de la nada.

Sí es posible convertir la energía en materia.

Es posible convertir la energía en materia. No podrás hacerlo en tu cocina, pero con aceleradores de partículas o una bomba atómica, puedes crear materia a partir de energía.

En los años 30 y 40, los físicos estaban interesados en averiguar si era posible convertir la energía en materia mediante una bomba atómica. Lo intentaron colocando una caja de uranio en un extremo de un magnetrón (un tipo de tubo de vacío). El magnetrón emitía microondas que golpeaban los átomos de uranio y les quitaban electrones (este proceso se llama ionización). En cuanto estos electrones se liberaron del núcleo de cada átomo, tuvieron suficiente energía para escapar de su propia atracción gravitatoria y salir volando. En otras palabras: ¡la materia se había creado de la nada!

Pero no puedes hacerlo en tu cocina.

¿Se puede hacer un sándwich en una bomba atómica? No. ¿Es posible crear materia a partir de energía? Sí, pero no en tu cocina. Tampoco se puede hacer con una tostadora o un horno microondas: no tienen suficiente potencia para convertir nada en materia. Incluso si pudieras, seguirían siendo pequeñas cantidades de masa convertidas en energía y enviadas volando a gran velocidad por el interior de tu cocina antes de desaparecer para siempre en cuanto chocaran con algo sólido (o con otra partícula).

Tampoco podrás convertir la electricidad de la toma de corriente en componentes radiactivos como el plutonio o el uranio poniéndolos en la parrilla durante demasiado tiempo; ni hacer pasar una corriente eléctrica a través del agua hará que ese vapor de agua se convierta mágicamente en un vaso de limonada que se encuentra cerca, encima de la puerta de tu frigorífico (al menos no sin algún equipo elegante).

Y, por último, por mucho dinero y tiempo que se haya invertido en la construcción de grandes máquinas destinadas al estudio de las partículas subatómicas -aceleradores de partículas como el Tevatrón del Fermilab o el Gran Colisionador de Hadrones del CERN-, ¡nunca se ha conseguido crear materia con estos aparatos!

Resulta que la famosa ecuación de Einstein E=mc2 no es sólo una fórmula de la clase de física; es una receta para convertir la masa en energía, y la energía en masa.

Resulta que la famosa ecuación de Einstein E=mc2 no es sólo una fórmula para la clase de física; es una receta para convertir la masa en energía, y la energía en masa.

Piénsalo así: Si pudieras convertir la materia en energía, entonces podrías utilizar esa energía para crear más materia (y viceversa). Esto significaría que podríamos crear materia a partir de la nada (o, al menos, de la nada), ¡lo que sería bastante genial! De hecho, si el universo comenzó con sólo una o dos partículas -un electrón y un positrón- podría haber sido posible que se fusionaran y crearan algo como un átomo o incluso algo tan complejo como el agua. Pero, ¿qué pasaría si invirtiéramos las cosas? ¿Podríamos volver a convertir la electricidad en sus componentes originales?

Los físicos lo han hecho con aceleradores de partículas, máquinas con forma de rosquilla de 300 metros de diámetro que envían partículas subatómicas volando por el borde exterior (partículas como protones y electrones unidos en forma de átomos de hidrógeno).

Los científicos han creado materia a partir de energía con aceleradores de partículas, máquinas con forma de rosquilla de 300 metros de diámetro que envían partículas subatómicas volando por el borde exterior (partículas como protones y electrones unidos en forma de átomos de hidrógeno).

Cuando estas partículas chocan entre sí con suficiente energía, lo que ocurre es E=mc2 a la inversa.

Lo que ocurre cuando estas partículas chocan entre sí con suficiente energía es que E=mc2 a la inversa, lo que significa que la materia puede convertirse en energía y viceversa.

Desde hace décadas se sabe que E=mc2 no es sólo una fórmula de las aulas de física; es una receta para convertir la masa en energía y la energía en masa. De hecho, los aceleradores de partículas se utilizan para crear materia a partir de energía, acelerando protones o electrones a altas velocidades hasta que chocan entre sí, produciendo así nuevas partículas de materia.

En otras palabras, se puede crear un pedacito de materia nueva a partir de la energía al chocar las partículas a casi la velocidad de la luz, siempre que se tenga suficiente energía para hacerlo.

¿La buena noticia? Sí, se puede crear nueva materia a partir de energía. La mala noticia es que se necesita mucha energía para hacerlo. De hecho, se necesita la misma cantidad de energía que se liberó durante el Big Bang para crear nuestro universo y todo lo que hay en él.

El proceso por el que se puede crear materia a partir de la luz se llama “creación de partículas”. Funciona así: las partículas se aceleran casi a la velocidad de la luz (o lo suficientemente cerca) y luego chocan entre sí. La colisión hace que choquen con la suficiente fuerza como para crear nuevas partículas a partir de sus energías combinadas, básicamente haciéndose estallar unas a otras en una espectacular explosión. Este proceso se denomina “aniquilación” porque ambos fotones se aniquilan mutuamente en más fotones o electrones/positrones dependiendo de su signo de carga cuando colisionan durante los experimentos de creación de partículas realizados en el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) del CERN.

Se necesita tanta energía para crear una pequeña cantidad de materia nueva que utilizar una bomba atómica sería un derroche.

Si quieres crear materia a partir de energía, es mejor utilizar un acelerador de partículas que una bomba atómica. De este modo, se puede convertir más energía en materia nueva y menos en calor residual y radiación.

El problema es que se necesita tanta energía para crear incluso una pequeña cantidad de materia nueva que utilizar una bomba atómica sería un derroche.

Los físicos pueden utilizar los aceleradores de partículas para crear materia donde antes no la había, convirtiendo la energía pura en las partículas que componen todas las formas de la materia.

En conclusión, los físicos pueden utilizar los aceleradores de partículas para crear materia donde antes no la había, convirtiendo la energía pura en las partículas que componen todas las formas de la materia. Para ello, hacen chocar dos o más partículas subatómicas a gran velocidad para producir una cascada de nuevas partículas. Estas partículas subatómicas tienen muy poca masa, pero contienen enormes cantidades de energía cuando chocan entre sí. Este proceso permite a los físicos observar y estudiar estas partículas subatómicas increíblemente pequeñas, así como crear otras nuevas con fines de investigación científica.

Conclusión

Así que, si quieres convertir la energía en materia, no intentes cocinar unas hamburguesas en tu cocina. La única forma de hacerlo es con un acelerador de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en Suiza o el Fermilab en Illinois.