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Usando un láser ultrapotente se ha conseguido una gran producción de partículas de antimateria. Esto permitirá estudiar mejor la física de la antimateria.

Hui Chen trabajando. Foto: LLNL.

Tome una muestra de oro del tamaño de una chincheta, aplíquese un potente haz láser y obtendrá 100.000 millones de partículas de antimateria. Ésta podría ser la receta para producir antimateria, en este caso positrones, que son las antipartículas del electrón. Es una receta muy sencilla, no se requiere un costosísimo acelerador de partículas ni nada similar. Basta «solamente» un láser de potencia extraordinaria para producirlas. Esta posibilidad, también, abre las puertas a nuevas maneras de entender fenómenos astrofísicos como los agujeros negros o los estallidos de rayos gamma. El estudio de la antimateria puede además ayudar a comprender mejor por qué en nuestro Universo está hecho principalmente de materia en lugar de antimateria.
Según Hui Chen, del Lawrence Livermore National Laboratory y líder de este tipo de experimentos, con este sistema han logrado detectar más antimateria que en cualquier otro tipo de experimento mediado por láser, demostrando de este modo que se pueden crear cantidades significativas de positrones usando pulsos cortos de luz láser. Chen y sus colaboradores usaron un láser de alta potencia pulsado para irradiar un blanco de oro de 1 mm de grosor. Aunque anteriormente usaron blancos del grosor de una hoja de papel, los modelos computacionales indicaban que un blanco más grueso, de entorno al milímetro de grosor, produciría más positrones, así que se pusieron manos a la obra.
En el experimento el láser ioniza los átomos de oro y acelera los electrones libres existentes. En su camino los electrones interaccionan con el núcleo del oro que sirve como catalizador para producir pares de partículas. Entonces emiten energía que decae en pares de electrones y positrones. Gracias a la concentración de energía en el espacio y en el tiempo el láser permite producir positrones rápidamente con una gran densidad nunca conseguida con anterioridad en este tipo de experimentos.
Los positrones producidos son inmediatamente aniquilados al contacto con la materia ordinaria emitiéndose fotones gamma.
Se cree que al comienzo del Big Bang se producían tantas partículas como antipárticulas, pero debido a una asimetría en las leyes de la Física se primó un pequeño porcentaje de lo que llamamos materia sobre la antimateria. La antimateria se aniquiló totalmente con gran parte de la materia y finalmente quedó un remanente de materia que es lo que observamos hoy en día.
Aunque se había teorizado sobre la existencia de antimateria durante un tiempo no fue hasta 1932 cuando se confirmó su existencia al encontrarse en la radiación secundaría generada en la atmósfera terrestre por los rayos cósmicos. Desde entonces el ser humano ha aprendido a generar pequeñas cantidades de antimateria gracias al uso de aceleradores de partículas. El proceso se basa fundamentalmente en crear una gran concentración de energía que finalmente cree pares partícula antipartícula. En todos los casos, (incluso el aquí relatado) se introduce en el sistema muchísima más energía que la que se libera en forma de fotones gamma cuando las partículas y antipartículas se aniquilan. De manera similar en centros galácticos y otras regiones energéticas en donde las partículas son fuertemente aceleradas se produce antimateria que es detectable a través de los rayos gamma que emite al aniquilarse con la materia normal.
La producción de antimateria usando un láser no es nueva. En ese mismo laboratorio se detectaron unas 100 antipartículas en experimentos similares hace 10 años con el láser Nova. Pero en este caso se han producido 100.000 millones de estás antipartículas.
Los responsables están muy excitados con estos resultados y ya imaginan un centro para la investigación de antimateria usando láseres como productores «económicos» de antipartículas.
De todos los sistemas realistas basado en la Física conocida pensados como propulsión interestelar sólo el motor cohete de antimateria reuniría las características necesarias para alcanzar velocidades relativistas. No se conoce ningún método capaz de producir antimateria de manera masiva, y mucho menos económica. En este caso el logro se circunscribiría al campo de investigación científica básica.

Fuentes y referencias:
Noticia en el Lawrence Livermore National Laboratory.