dimecres, de març 24, 2010

Antimatèria

Un dels termes científics que sona més espectacular és el de l’antimatèria. Una cosa estranya que ens recorda el motor de la nau Enterprise a Star Trek, les novel·les d’en Dan Brown, els cervells positrónics dels robots de l’Asimov i, en general, molta energia acumulada.

La veritat és que si que seria una bona font d’energia si sapiguéssim com manipular i on trobar antimatèria. Perquè crear antipartícules és relativament fàcil. Passa constantment a les capes altes de l’atmosfera i ara ja podem fer-ho en acceleradors de partícules senzillets. Però una cosa son partícules i una altre de molt diferent és parlar de grams o quilos d’antimatèria.

L’antimatèria és una cosa aparentment senzilla d’entendre. Tots sabem que hi ha protons, que tenen càrrega elèctrica positiva i electrons, que la tenen negativa. A més hi ha els neutrons que no tenen càrrega. Doncs això és cert per la matèria ordinària, però els físics es van adonar que no hi havia res que impedís que es generessin protons amb càrrega negativa i electrons amb càrrega positiva. Uns s’anomenen antiprotons i els altres són els positrons. I quan els van buscar, els van trobar. En determinades reaccions nuclears, quan els àtoms xoquen a gran velocitat, es trenquen i generen partícules de tota mena, entre elles, les antipartícules. I no es limita a protons i electrons. Totes les partícules tenen la seva corresponent antipartícula.

El problema és que quan apareix, per exemple, un positró (un electró amb càrrega positiva) de seguida trobarà un electró dels de tota la vida, i quan això passa, els dos xoquen i es destrueixen mútuament. En aquest cas la desintegració és total i es pot aplicar la fórmula d’Einstein E=mc2 sense cap restricció. Una reacció matèria-antimatèria genera molta més energia que els reaccions nuclears a les que estem acostumats.

Per això no sabem com fer-la servir. No tenim manera d’emmagatzemar l’antimatèria ja que reaccionaria amb la matèria dels contenidors i bum! Es podria guardar dins de camps magnètics , però seria extremadament inestable i perillós. A més, també hi ha antimatèria que no té càrrega elèctrica. Existeixen els antineutrons que, malgrat no tenir càrrega, si que tenen algunes propietats inverses a les dels neutrons. Estrictament diriem que els neutrons estan fets per quarks i els antineutrons per antiquarks. Si, és complex i a la pràctica jo me’ls imagino simplement com si giressin al revés.

La història entre la matèria i l’antimatèria s’entén si ens adonem que podríem veure tot (tot l’Univers) en un mirall i notaríem que, malgrat estar tot invertit, tot seguiria funcionant igual. La única condició és que no es poden trobar els dos mons. Per això podem tenir anti-àtoms, fets per antiprotons i positrons (enlloc de protons i electrons).

Ara be, un dels problemes més intrigants de la física actual és trobar l’antimatèria. El previsible era que al moment del Big Bang es generessin la mateixa quantitat de matèria i d’antimatèria. Però el cas és que, fins on hem pogut observar, l’Univers és fet de matèria. Que se’n va fer de l’antimatèria? Hi ha diferents teories, però cap s’ha imposat encara. Potser hi ha galàxies d’antimatèria. Després de tot, els que ens arriba d’allà son fotons, i aquests són la única partícula que és la mateixa per la matèria i l’antimatèria, de manera que no ens permeten distingir-ho. Però si fos així, en algun indret trobaríem tremendes fonts d’energia causades per les topades entre galàxies de matèria i d’antimatèria. I el cas es que això no s’ha observat.

A mi m’agrada pensar que junt amb el nostre Univers, bàsicament de matèria, es va generar en un Big Bang paral·lel, un altre Univers, bàsicament d’antimatèria. No tinc ni idea de si això és una teoria raonable o si els físics ja l’han descartat (i si no ho havien pensat, espero que em citin als agraïments).

De totes maneres, encara que sembli una cosa molt exòtica, actualment ja la fem servir l’antimatèria. O millor dit, antipartícules. Una de les tècniques que es fan servir cada vegada més en medicina per obtenir imatges de l’interior del cos és el PET, la Tomografia d’Emissió de Positrons. I com el nom indica, es basa en la generació d’antipartícules per poder fer un mapa de dins del nostre cos. És una aplicació quasi rutinaria als hospitals d'un concepte científic ben exótic.

11 comentaris :

XeXu ha dit...

M'ha agradat molt el post, són temes que desconec, però que sempre m'han interessat. Són gairebé conceptes de ciència ficció, però ben reals. Com de ciència ficció sembla la teva teoria sobre on va anar a parar l'antimatèria. Però qui sap, potser tens raó. Dubto que ningú tingui evidències millors que les teves per formular una altra teoria més plausible.

I per cert, aquesta broma de 'espero que em citin als agraïments!' és molt nostra, de tots els que hem publicat articles científics. És d'aquestes coses que només ens deu fer gràcia als del ram. Vaja, a mi me'n fa.

kika ha dit...

molt interessant!
així doncs els core del warp drive els tenen tancats en camps magnetics? d'aquests que ells fan en un plis plas?
molt xulo i moltes gràcies! :-)

Dan ha dit...

XeXu. He he. T'asseguro que els físics tenen moltes més evidències de les que jo pugi arribar ni tan sols a imaginar.
I això dels agraïments... es un acte reflex. Massa temps lluitant per un bon lloc a l'ordre de les firmes. Ja saps de que va això.

kika. És clar. per plegar l'espai cal moltíssima energia. I la reacció materia antimatèria és, per ara, una de les fonts energètiques més intenses que coneixem. Imagino que la principal feina de l'Scooty (o en La Forge) era asegurar-se que els nuclis es mantinguessin estables. Sinò, adeu enterprise i tot el que hi hagués en un radi d'un centenar de quilómetres.

Carquinyol ha dit...

Per això no poques vegades en l'Scooty o en La Forge han hagut d'expulsar el nucli... que ara que penso el mòdul que expulsa el nucli ha de tenir uns bons motors !!

(i per no pensar que quan reventes una altra nau millor que estiguis lluny d'ella...)

En fi, Constructor de contenidors magnètics per emmagatzemar antimateria, una professió de futur !

(després de que els creadors d'antimateria es popularitzin, és clar...)

kika ha dit...

Carquinyol, has vist això:
http://memory-alpha.org/en/wiki/Warp_core_breach
?
ho he descobert avui i ja m'hi he perdut una bona estona amb tots aquests links :-)

Alasanid ha dit...

L'Univers és ben curiós... Sembla ser que a vegades el nostre món i el de l'altre costat del mirall no són del tot simètrics i hi ha físics que apunten cap allà per intentar explicar aquest petit excés de matèria respecte l'antimatèria al començament de tot.

L'any passat van donar el Nobel de física a un parell de japonesos que hi treballaven.

PS: A veure si hi acabes ficant el nom!!

Dan ha dit...

Carquinyol. En realitat un nucle ben dirigit és un arma de destrucció massiva com poques!

kika. Ala. Quin enllaç!! Si que petaven els nuclis!

Alasanid. Si, però a mi, aquesta manca de simetria, per petita que sigui, la trobo tant poc elegant...

Carquinyol ha dit...

ei kika, mola la pàgina !!

Dan: en Dan Brown ja ho pensava això !

Dan ha dit...

Pero en Dan Brown només s'ha adelantat uns 400 anys. Es el que trigarem a emmagaçemar l'antimatèria (tot i que realment això mai no es pot dir)

Arcangelo ha dit...

Déu n'hi do, quan friquisme trekkie per aquí... M'és més fàcil entendre el tema de matèria-antimatèria que les interioritats d'una sèrie que mai he seguit!

By the way... seria molt absurd o poc científic pensar que el mateix big bang va ser una reacció matèria-antimatèria i que l'univers n'és una fracció aleatòria, les restes? Això que esmentes dels universos paral·lels té molt sentit, al cap i a la fi, tenint en compte les enormes distàncies entre galàxies i que, a més, encara s'expandeixen, podria ser perfectament que n'hi hagués alguna feta d'antimatèria. Tot plegat fa volar la imaginació més que la millor novel·la de ciència-ficció... i això que només és ciència.

Dan ha dit...

He he. d eles series, n'ets fan,.. o no n'ets. No hi ha més.
el que dius portaria molts problemes des d'un punt de vista conceptual. El big bang no podria ser una reaccio materia antimatieria perquè això implicaria que ja existia la materia i l'antimateria abans del big ban. Aleshores el big bang no seria l'origen de l'univers. Pero qui ho sap. Potser l'origen va ser el final especatcular d'un parell d'unversos previs (un de materia i un d'antimateria) que van topar.
Si que vola l'imaginació amb la ciència, si.