Que es la antimateria

[Invitado]

Para la mayor parte de la gente que se inicia en la astronomia generalmente se encuentra con esta palabra "antimateria", ¿pero que es realmente la antimateria? Voy a intentar explikarlo de forma sencilla para que no se neseciten elevados conocimientos fisicos para entenderlo.

La materia normal como la conocemos, esta compuesta de atomos, las distintas organisaciones de distintos atomos forman todos los tipos de moleculas y estos a su vez la materia. Estos atomos estan compuestos por electrones, protones y neutrones, los elementos mas pequeños conocidos (sin tener en cuenta los quarks).

La antimateria se compone del mismo modo, con algo llamado anti-atomos, que estan formados por antielectrones (o tambien llamados positrones), antiprotones y el extraño antineutron.

Paul Adrien Maurice Dirac habia deducido, fundandose en un analisis matematico de las propiedades inherentes a las particulas subatomicas, que cada particula deberia tener su "antiparticula". Así pues, deberia haber un "antielectron" identico al electron, salvo por su carga, que seria positiva, y no negativa, y un "antiproton" con carga negativa en vez de positiva.

Pero... ¿Que es realmente la antimateria y en que se diferencian los electrones, protones y neutrones de los antielectrones, antiprotones y los antineutrones?

La antimateria es materia constituida por la antiparticulas (antielectrones, antiprotones y antineutrones)

La diferencia los electrones y protones de los antielectrones y los antiprotones y los antineutrones es basicamente la carga electrica, son identicas en aspecto fisico y en constitucion, sus movimientos rotatorios se han invertido, el polo sur magnetico, por decirlo asi, esta arriba y no abajo, de esta manera su carga electrica es la opuesta de lo que deveria de ser.

Como vimos hasta ahora, el positron es la contrapartida del electron por su carga contraria, y el antiproton es tambien "anti" por su carga. Pero... ¿Pero por que dice anti a una partucula que posee carga neutra? Para responder esta pregunta es necesario explicar brevemente las carateristicas de los positrones y los antiprotones.

El antielectron es tan estable como el electron, de hecho es identico al electron en todos sus aspectos, excepto en su carga electrica. Su existencia puede ser indefinida. Aunque el promedio de "vida" es de una millonésima de segundo, hasta que se encuentra con un electron, durante un momento relampagueante quedaran asociados el electron y el positron; ambas partículas giraran en torno a un centro de fuerza comun. Pero la existencia de este sistema, como maximo, durara una diezmillonesima de segundo ya que se combinan el positron y el electron. Cuando se combinan las dos particulas opuestas, se produce una neutralizacion mutua y literalmente desaparecen, no dejan ni rastro de materia ("aniquilamiento mutuo"). Pero como sabemos la materia al igual que la energia no puede desaparecer, como resultadp de esto queda la energia en forma de radiacion gamma. De tal forma como habia sugerido el genio Albert Einstein: la materia puede convertirse en energia, y viceversa.

El antiproton es tan evanescente como el positron, por lo menos en nuestro Universo. En una infima fraccion de segundo después de su creacion, la particula desaparece (al igual que el antielectron), arrastrada por algun nucleo normal cargado positivamente. Entonces se aniquilan entre si el antiproton y un proton del nucleo, que se transforman en energia y particulas menores.

En ocasiones, el proton y el antiproton solo se rozan ligeramente en vez de llegar al choque directo. Cuando ocurre esto, ambos neutralizan mutuamente sus respectivas cargas. El proton se convierte en neutron, lo cual es bastante logico. Pero no lo es tanto que el antiproton se transforme en un "antineutron".

Con algo de fisica elemental es facil comprender como forma un campo magnetico la particula cargada, pero ya no resulta tan facil saber por que hace lo mismo un neutron. Que por sierto ocurre. La prueba directa mas evidente de ello es que cuando un rayo de neutrones golpea sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma forma que lo haria si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo del neutron sigue siendo un misterio (al menos yo no me entere ), los fisicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalentes a cero, aunque, por alguna razon desconocida, logran crear un campo magnetico cuando gira la partícula.

Sea como fuere, la rotacion del neutron nos da la respuesta a esta pregunta: ¿Que es el antineutrón? Pues, simplemente, un neutron cuyo movimiento rotatorio se ha invertido y al igual que el positron y el antiproton, muestraa exactamente el mismo fenomeno de los polos invertidos.

Por lo pronto, la teoria es bastante solida, y ningun fisico lo pone en duda. La antimateria puede existir.

Pero.... ¿Existe en realidad? ¿Hay masas de antimateria en el Universo?

Si las hubiera, no revelarían su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran serian identicos a los de la materia corriente. Sin embargo, cuando se encontrasen con esta materia, deberían ser claramente perceptibles las reacciones masivas de aniquilamiento resultantes. Por esto, los astronomos se afanan en observar especulativamente las galaxias, para comprobar si hay alguna actividad inusitada que delate las interacciones materia-antimateria.

¿Es posible, que el Universo este formado casi enteramente por materia, con muy poca o ninguna antimateria?

Dado que la materia y la antimateria son equivalentes en todos los aspectos, excepto en su oposicion electromagnetica, cualquier fuerza que crease una originaria la otra, y el Universo deberia estar compuesto de iguales cantidades de una y otra.

Este es el dilema. La teoria nos dice que deberia haber antimateria, pero la observacion practica se niega a respaldar este hecho. ¿Y que ocurre con los nucleos de las galaxias activas? ¿Deberian ser esos fenomenos energeticos el resultado de una aniquilacion materia-antimateria? NO! Ni siquiera ese aniquilamiento es suficiente, la destruccion seria grandes veces mayor (para darse una idea de la magnitud lo mas parecido es el colapso gravitatorio de una supernova al explotar y el fenomeno resultante: el agujero negro, seria el unico mecanismo conocido para producir la energia requerida para tanta destruccion)

Espero que les sirva esta explicasion de basicamente que es la antimateria, hacepto dudas, sugerencias y por que no agradecimientos

[Claudio]

Nahuel:

Excelente explicacion!!. Si me permitis me gustaria agregarlo como articulo en "Espacio".

Yo solo agregaria que segun las ultimas teorias cosmologicas (y no tan ultimas, tienen mas de 40 años) una diferencia en las cantidades materia y antimateria cuando se formo el Universo, hizo que se aniquilara casi todo, y como habia un poquito mas de materia, es lo que quedo y vemos ahora.

El asunto es que deberia haber las mismas cantidades de ambas, pero como la fisica -fundamentalmente cuantica- permite minimas desviaciones de 50-50, se considera que el Universo inicial, antes de la aniquilacion, deberia ser millones de veces mas masivo que ahora!!!.

De hecho en los laboratorios se obtiene antimateria, pero es improbable que haya grandes cantidades en el Universo.

Saludos

[Invitado]

no sabia lo de la teoria del aniquilamiento, me gustaria saber como se llego a esa conclucion

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El asunto es que deberia haber las mismas cantidades de ambas, pero como la fisica -fundamentalmente cuantica- permite minimas desviaciones de 50-50, se considera que el Universo inicial, antes de la aniquilacion, deberia ser millones de veces mas masivo que ahora!!!.

De hecho en los laboratorios se obtiene antimateria, pero es improbable que haya grandes cantidades en el Universo.

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la fisica dice que deveria de haber un 50 y 50 exactos, pero eso es en el estado ideal y como sabemos casi nunca se cumple eso (sobre todo con el cosmo que siempre nos tiene alguna sorpresa), pero la diferencia deveria de ser minima como un 0,00001, si no seria demaciado inestable. en aquel caso reamente seria mas masivo que ahora (10.000.000 veces )

con respecto a lo de los laboratorios, es muy probable que se haya creado una gran cantidad de antimateria (ya que si probabilidad es tan baja como para crearse por humanos en un laboratorio en meses, cuanta mas se puede crear en un ambiente totalmente perfecto para la creacion de antimateria en millones de años), pero seria de extrañar que quedara alguna de esta, devido a su "tendencia suicida".

Seria un honor que publiques mi explicacion como un articulo.

[alshain]

El universo está básicamente formado de materia, ya que de otro modo deberíamos observar procesos muy violentos de aniquilación dando lugar a grandes cantidades de rayos gamma. Hay por tanto una clara asimetría entre materia y antimateria.

El dato que indica que esta asimetría no fue siempre tal y como es ahora, y que probablemente se produjo en el universo temprano, es el número de fotones en el fondo cósmico de microondas por cada barión de materia. Este es un número extrañamente grande: 10^9, que suguiere que los fotones del fondo provienen fundamentalmente de la aniquilación de enormes cantidades de materia y antimateria. Los rayos gamma de aquella aniquilación en una época muy temprana se han desplazado hacia el rojo y conforman hoy el fondo cósmico de microondas.

La razón de que hubiera una asimetría no está nada clara y es un tema sobre el que se ha escrito mucho. Las condiciones que la mayoría de las propuestas han de cumplir para que esta asimetría sea posible se conocen por el nombre de condiciones de Sakharov.

Respecto de que el universo fuese más o menos masivo en aquel tiempo, hay que decir que ciertamente contenía más partículas con masa en reposo (que luego dieron lugar a fotones sin masa en reposo), pero que su densidad energética durante la aniquilación se mantuvo constante (a parte del hecho que dismunuyera con la expansión). Según la relatividad general masa y energía son equivalentes a efectos gravitacionales por lo que la aniquilación no supuso un cambio esencial en la geometría o campo gravitacional.

[Invitado]

hola, esto creo que es asi:

hay una ley que dice que la energia total del universo = 0.

la antimateria es creada en los agujeros negros (historia del tiempo de stephen hawking)

entonces, supongo que por cada materia hay antimateria. Tambien escuche que cientificos creen que podrian existir galaxias y hasta universos de antimateria, y que los agujeros negros al distorcionar el espacio-tiempo por su alta gravedad, desde un punto de vista desde el hiper espacio seria como un torbellino mirando hacia abajo y que estos podrian conectar de alguna manera universos paralelos. no se si sera verad, es lo que escuche.

saludos

[marcelo2010]

teoricamnte existen en partes iguales, por cada quark de materia existe un antiquark y la creacion de los mismos se produce justamente en el big bang ... solo que lo que se esta tratando de dilucidar es por que la distrubucion de materia / antimateria es anisotropica, teroricamnte vivimos en una parte de universo en donde es mucho mas abundante la materia que la antimateria y quizas en otra parte del universo sucede lo contrario, quizas muchas de las galaxias que observamos son de antimateria .. !!!??? como ?, esque la luz depende de la orbita que describen los electrones alredeodr del nucleo, si cambiamos un atomo de materia por uno de antimatria formado por positrones y un antinucleo de antiprotones y antineutrones, el proceso de emision de fotones es el mismo .... bueno eso en teoria ....

saludos

marcelo

[Invitado]

mi humilde opinión:

Existirá realmente la antimateria? o tal vez es un estado de la materia al someterla a ciertas condiciones, será posible que cada partícula o el átomo completo cambien de polaridad, me refiero al recrear los experimentos en laboratorio tenemos un positrón pero a lo mejor es el mismo electrón que dada ciertas condiciones este cambio su polaridad, tal vez el átomo completo con todas sus partículas cambian sus polaridades al someterlos a ciertas condiciones. Tal vez en forma natural no ocurre esto y solo en laboratorio por eso no vemos en el universo ese tipo de aniquilación.

[nife951]

una pregunta la antimateria al entrar en contacto con la materia no produce una enorme explosion, entodo caso esta antimateria deberia ser almacenada en recipientas magneticos que la aislen de la materia

[Miguel]

una pregunta la antimateria al entrar en contacto con la materia no produce una enorme explosion, entodo caso esta antimateria deberia ser almacenada en recipientas magneticos que la aislen de la materia

El problema Nife es que el mismo recipiente que usarías esta hecho de materia.

[Gliese]

una pregunta la antimateria al entrar en contacto con la materia no produce una enorme explosion, entodo caso esta antimateria deberia ser almacenada en recipientas magneticos que la aislen de la materia

El problema Nife es que el mismo recipiente que usarías esta hecho de materia.

Noo ya se que quiere decir Nife, seguramente leyó el mismo libro que yo (Ángeles y demonios) donde la antimateria se mantiene en contenedores al vacío con la antimateria flotando en el centro por magnetismo, por lo que no hay contacto con la materia. Eso sí, cuando se queda sin energía cae y explota en contacto con la materia.

Lo que tengo la duda es saber si la antimateria tambien es afectada por la gravedad como la materia.

[nife951]

si, lo digo por que e leido eso..jjaa , eso es muy fantacioso o puede ser cierto?