Las antipartículas ¿producen antienergía?

En la década de 1920, los físicos predijeron la existencia de la antimateria. Aunque no se descubrió hasta 1932, esta predicción revolucionó nuestra comprensión de la naturaleza de la materia. La antimateria se utiliza ahora en muchos ámbitos de la ciencia y la tecnología.

La antimateria puede moverse a través de una región del espacio en una dirección opuesta a la de la materia normal.

La antimateria se crea mediante colisiones de partículas. También puede producirse en aceleradores de partículas. Cuando dos partículas colisionan, pueden crear una nueva partícula que es igual a una de ellas y tiene una carga opuesta a la otra, o viceversa. Por ejemplo, si dos protones colisionan, pueden producir un positrón y un electrón (el electrón tendrá carga negativa y por tanto el positrón tendrá carga positiva). La antimateria se puede utilizar para los viajes espaciales porque se mueve en la dirección opuesta a la materia normal: si pusieras un poco de antimateria en tu nave espacial, ¡se aceleraría hacia la Tierra a gran velocidad!

Las antipartículas tienen propiedades que corresponden al negativo de las de sus correspondientes partículas.

Una antipartícula tiene propiedades que corresponden al negativo de las de su correspondiente partícula. Por ejemplo:

  • Las antipartículas tienen la misma masa que sus correspondientes partículas, pero carga opuesta. Se encuentran producidas a partir del proceso de aniquilación y no existen por sí mismas.
  • Las antipartículas tienen carga eléctrica opuesta a las partículas correspondientes. Por ejemplo, los electrones tienen carga negativa mientras que los positrones tienen carga positiva; y los protones tienen carga positiva mientras que los antiprotones tienen carga negativa (aunque puede haber otras antipartículas que difieran en el signo).
  • Las antipartículas tienen un momento magnético opuesto al de sus correspondientes partículas (por ejemplo, un electrón tiene espín 1/2 mientras que su antipartícula, llamada positronio, tiene espín 1).

Por ejemplo, las antipartículas de los electrones ordinarios son los positrones, que tienen carga eléctrica positiva.

En física, la carga es una propiedad fundamental de las partículas que puede ser positiva o negativa. A diferencia de otras propiedades físicas como la masa y el espín, las cargas no tienen una dirección intrínseca: pueden ser positivas en una dirección y negativas en otra. Un protón tiene una carga positiva, mientras que un antiprotón tiene una carga negativa. Si se compararan dos protones, tendrían la misma masa pero cargas opuestas (y viceversa para los antiprotones).

Los positrones también tienen la misma masa que los electrones; sin embargo, están cargados positivamente (por su exceso de energía) mientras que los electrones están cargados negativamente (por su déficit de energía). Las antipartículas siempre vienen emparejadas con sus homólogas porque se crean cuando los protones colisionan y devuelven parte de su energía al espacio en forma de radiación y partículas.

La contrapartida antimateria del protón es el antiprotón, que tiene carga eléctrica negativa.

La contrapartida antimateria del protón es el antiprotón, que tiene una carga eléctrica negativa.

El antiprotón y el protón son casi exactamente iguales excepto por sus cargas. El antiprotón tiene una carga negativa y el protón una carga positiva. Ambos están formados por tres quarks: dos quarks up y un quark down. Las masas de estas partículas son iguales dentro del error experimental, por lo que tienen la misma masa por definición (si no, no podrían considerarse «iguales»).

Una contrapartida antimaterial del universo podría contener antimateria en lugar de materia.

En teoría, no sería imposible que la antimateria existiera en una región del espacio opuesta a la que existe la materia normal. Esto ocurriría si existiera otro universo o dimensión paralela, o quizás un mundo espejo.

También es posible que las leyes de la física tengan propiedades diferentes en esta otra región: por ejemplo, el electromagnetismo podría ser más fuerte que la gravedad allí y permitir a la gente volar como pájaros por el espacio vacío sin llevar un equipo especial (si no les importa ser alcanzados por misiles antiaéreos).

¿Pero qué hay de la antienergía? La antimateria está formada por antipartículas y viceversa; por ejemplo, un electrón tiene un antielectrón llamado positrón. Los positrones son exactamente como los electrones, salvo que tienen una carga eléctrica positiva en lugar de negativa. Por tanto, es lógico que la antimateria sea tan susceptible a las fuerzas de repulsión, como la gravedad, como la materia normal (es decir, se cae sin problemas cuando la dejamos caer).

Conclusión

En pocas palabras, las antipartículas son similares en muchos aspectos a la materia normal. Pueden crearse y destruirse a través de diversas interacciones con partículas de materia, y tienen propiedades que se corresponden con el negativo de las de sus correspondientes partículas. La antimateria se ha estudiado durante muchos años y ha llevado a los científicos a realizar algunos descubrimientos interesantes sobre nuestro universo, incluida la posibilidad de que exista un homólogo de la antimateria en algún lugar de la Tierra.

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