Ciencia y Tecnología

El ‘pedido’ de los 80.000 millones el gramo: así ha sido el primer ‘reparto a domicilio’ de antimateria de la historia

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Probablemente muchos no saben que la sustancia más valiosa de la Tierra no es el oro, ni el platino, ni tampoco el rarísimo diamante rojo. La sustancia más valiosa (y volátil) de la Tierra es la antimateria, cuyo coste se ha estimado, millón arriba millón abajo, en unos 80.000 millones de euros por gramo. Hasta ahora, sólo ha sido posible producirla en cantidades ridículas en los mayores laboratorios del planeta, principalmente en el CERN, cerca de Ginebra, en Suiza, que ha conseguido unos pocos nanogramos (un nanogramo es la milmillonésima parte de un gramo) después de décadas enteras de costosos experimentos.¿Pero qué es exactamente la antimateria? Dicho en pocas palabras, es la contraparte exacta de la materia ordinaria que nos forma a nosotros, a los planetas y a las estrellas. Cada partícula, de hecho, tiene su correspondiente ‘antipartícula’ de antimateria. Y ambas son idénticas excepto por una cosa: sus cargas eléctricas son opuestas. De modo que el ‘positrón’, por ejemplo, que así se llama la antipartícula del electrón, es exactamente igual a un electrón corriente, pero con carga positiva en vez de negativa. Del mismo modo, a cada protón le corresponde un ‘antiprotón’, a cada neutrón un ‘antineutrón’, y así sucesivamente.Lo cual supone un problema monumental, porque si una partícula ‘normal’ llega a encontrarse con su antipartícula, ambas se aniquilan mutuamente en un estallido de energía, tras el cual no queda ni rastro de ninguna de las dos. Si usted le diera un abrazo a un doble suyo hecho de antimateria, ambos explotarían con una violencia indescriptible.Noticia relacionada general No No Descubren una nueva partícula: el ‘hermano obeso’ del protón José Manuel NievesEsta destructiva relación de ‘amor-odio’ nos lleva de cabeza a uno de los misterios más insondables de la física moderna. Porque según nuestras teorías más sólidas, durante el Big Bang, hace unos 13.800 millones de años, el Universo primitivo debió fabricar exactamente la misma cantidad de materia que de antimateria. Un equilibrio perfecto, del 50%. Y por pura lógica, ambas deberían haberse aniquilado entre sí casi de inmediato, dejando un cosmos yermo, lleno tan solo de luz y radiación, pero completamente vacío de estrellas, galaxias y, por supuesto, de seres humanos.Y sin embargo, aquí estamos. Por algún motivo que la Ciencia aún no acierta a comprender, una minúscula fracción de materia sobrevivió a aquella hecatombe primordial. Vivimos en un Universo dominado por la materia, mientras que la antimateria natural es excepcionalmente rara. Nadie, de hecho, ha visto nunca, ni espera ver, planetas o estrellas hechos íntegramente de antimateria . ¿Dónde, entonces, fue a parar toda la antimateria que falta para ‘igualar la balanza?’ Nadie lo sabe. Y para averiguarlo algún día, los físicos necesitan tener antimateria a mano y estudiarla muy de cerca.El primer camión en la historia que transporta antimateria circula por carretera. CERNFabricando lo imposibleFabricar antimateria en la Tierra es una de las empresas más formidables a las que se ha enfrentado jamás el ser humano. El CERN es el único lugar del mundo capaz de producir antiprotones en cantidades que se puedan utilizar para la ciencia . Cosa que consiguen en su famosa ‘Fábrica de Antimateria’, haciendo chocar potentes haces de protones a velocidades cercanas a la de la luz contra un bloque denso de metal.De esas violentas colisiones surgen, entre otras cosas, antiprotones. El proceso es exasperantemente lento, doloroso y poco eficiente. La inmensa mayoría de las partículas, en efecto, se pierden en el camino. Y las pocas que se consiguen atrapar van tan rápido que hay que frenarlas usando formidables campos eléctricos y magnéticos. Ningún material de la Tierra, de hecho, serviría como contenedor, ya que las preciosas antipartículas se destruirían en cuanto tocaran cualquiera de sus paredes.Por eso, el verdadero ‘infierno tecnológico’, no es tanto crear la antimateria, sino conservarla. ¿Cómo guardar algo que no puede siquiera rozar el recipiente que lo contiene? Para evitar el problema, los científicos utilizan lo que llaman ‘trampas magnéticas’, unos complejos dispositivos en los que potentes campos electromagnéticos mantienen a la antimateria flotando en el vacío más absoluto, sin rozar absolutamente nada.Y por si esto fuera poco el contenedor, además, tiene que estar refrigerado a 4 Kelvin (unos gélidos -269 grados centígrados, muy cerca del cero absoluto, -273 grados, donde la actividad atómica cesa), para lo cual se utiliza helio líquido. Como explica Stefan Ulmer, físico de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU), a pesar de todos estos esfuerzos colosales, «producir un solo gramo de antimateria costaría decenas de miles de millones de dólares, y su aniquilación liberaría tanta energía como una bomba nuclear». Pero no hay que asustarse, porque «acumular tal cantidad (un solo gramo) llevaría diez veces la edad del Universo según el ritmo actual de producción del CERN».El primer ‘reparto a domicilio’ del mundoY ahora, un equipo internacional de investigadores ha conseguido lo que parecía pura ciencia ficción. Según acaba de publicar ‘Nature’, en efecto, el pasado 24 de marzo se logró transportar con éxito 92 antiprotones a bordo de un camión convencional. Sí, han leído bien. Antimateria circulando por carretera.La hazaña es el brillante resultado del proyecto STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons), diseñado meticulosamente a lo largo de los últimos años. El equipo desarrolló una ‘trampa’ portátil capaz de mantener el estricto vacío, el frío extremo y el campo magnético al mismo tiempo que soportaba los baches, las fuerzas y la vibración de un viaje en carretera. Los científicos instalaron, además, un detector especial que les permitía monitorear el estado de los 92 preciosos antiprotones directamente desde el asiento del conductor.Durante la prueba, el camión recorrió un trayecto de poco más de 8 kilómetros alrededor de las instalaciones del CERN, en un viaje que duró 30 minutos a una velocidad máxima de 42 kilómetros por hora. La expectación era máxima. Decenas de trabajadores salieron al paso del camión con las cámaras de sus teléfonos móviles para inmortalizar el momento en que la sustancia más frágil y volátil de la Creación daba su primer paseo en automóvil. Llegó de vuelta intacta. Ningún antiprotón tocó las paredes. Ninguno se aniquiló.«Es algo que la humanidad nunca ha hecho antes, es algo histórico -afirma Ulmer-. «Compramos mucho champán e invitamos a toda la comunidad de la antimateria a celebrarlo hoy con nosotros». «Los físicos que crearon la fábrica de antimateria hace más de treinta años -dice por su parte Christian Smorra, el físico de la HHU que ha liderado el proyecto- soñaron que algún día sería posible transportarla. Ahora, por fin, es posible. Ha sido un largo viaje, y ha costado mucho sudor y lágrimas hacer que esto funcione».Viaje hacia los misterios del UniversoPero, ¿por qué tanto esfuerzo para subir un puñado de partículas de antimateria a un camión? ¿No bastaba con que los antiprotones permanecieran encerrados en la seguridad del laboratorio subterráneo donde se crearon? La respuesta está en el ‘ruido’. Porque la Fábrica de Antimateria del CERN es un lugar extremadamente caótico y ruidoso desde el punto de vista electromagnético. De hecho, hay tantas máquinas potentes operando alrededor que las fluctuaciones magnéticas impiden medir los antiprotones con la extrema precisión que exigen los científicos.Es decir, que el objetivo principal de este pionero sistema de ‘reparto’ es sacar a las antipartículas de ese ambiente ruidoso y llevarlas a un lugar tranquilo, libre de interferencias. «Esto realmente abre muchos más años de mediciones de precisión – comenta Jeffrey Hangst de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), que dirige el famoso experimento ALPHA de antimateria a escasos metros de allí-, porque evita que se vean obstaculizadas por el ruido en la sala», Los investigadores aseguran que al medir la antimateria en un entorno silencioso, la precisión podría mejorar entre 10 y 1.000 veces. Lo que permitiría saber si la antimateria pesa exactamente lo mismo que la materia, o si, por ejemplo, cae de forma microscópicamente diferente bajo los efectos de la gravedad. En palabras de Shears, cualquier mínima diferencia, por pequeña que sea, «podría ayudarnos a entender cómo y por qué nuestro Universo evolucionó como lo ha hecho y es de la forma en que lo vemos. El comportamiento de la antimateria es un misterio tan grande que cualquier nueva información sería muy bienvenida para nosotros. Es uno de los misterios más fundamentales de nuestra especialidad, y espero que las mediciones precisas sobre las muestras del CERN nos den nuevas pistas».El próximo paso consistirá en entregar el delicado cargamento en otro edificio del CERN para practicar la ‘decantación’ de antiprotones de una trampa magnética a otra. Y si todo sale según lo previsto, hacia el año 2029 el equipo se lanzará a la aventura definitiva: transportar la antimateria a lo largo de 700 kilómetros por las carreteras públicas de Europa hasta un nuevo y silencioso laboratorio que se está construyendo actualmente en Düsseldorf.MÁS INFORMACIÓN noticia Si Una IA descubre más de cien nuevos exoplanetas donde los astrónomos sólo veían ruido noticia Si Los límites de la clonación en serie: hasta 57 generaciones de ratones«Para nuestra colaboración -concluye Ulmer-, hoy es realmente el punto de partida de todo tipo de experimentos completamente nuevos«. Y no le falta razón. Quizás, dentro de esas minúsculas y esquivas partículas que ahora sabemos cómo pasear en camión, se esconda el mayor de los secretos: la razón misma por la que usted, yo, y todas las estrellas del firmamento, existimos en lugar de no ser absolutamente nada. Probablemente muchos no saben que la sustancia más valiosa de la Tierra no es el oro, ni el platino, ni tampoco el rarísimo diamante rojo. La sustancia más valiosa (y volátil) de la Tierra es la antimateria, cuyo coste se ha estimado, millón arriba millón abajo, en unos 80.000 millones de euros por gramo. Hasta ahora, sólo ha sido posible producirla en cantidades ridículas en los mayores laboratorios del planeta, principalmente en el CERN, cerca de Ginebra, en Suiza, que ha conseguido unos pocos nanogramos (un nanogramo es la milmillonésima parte de un gramo) después de décadas enteras de costosos experimentos.¿Pero qué es exactamente la antimateria? Dicho en pocas palabras, es la contraparte exacta de la materia ordinaria que nos forma a nosotros, a los planetas y a las estrellas. Cada partícula, de hecho, tiene su correspondiente ‘antipartícula’ de antimateria. Y ambas son idénticas excepto por una cosa: sus cargas eléctricas son opuestas. De modo que el ‘positrón’, por ejemplo, que así se llama la antipartícula del electrón, es exactamente igual a un electrón corriente, pero con carga positiva en vez de negativa. Del mismo modo, a cada protón le corresponde un ‘antiprotón’, a cada neutrón un ‘antineutrón’, y así sucesivamente.Lo cual supone un problema monumental, porque si una partícula ‘normal’ llega a encontrarse con su antipartícula, ambas se aniquilan mutuamente en un estallido de energía, tras el cual no queda ni rastro de ninguna de las dos. Si usted le diera un abrazo a un doble suyo hecho de antimateria, ambos explotarían con una violencia indescriptible.Noticia relacionada general No No Descubren una nueva partícula: el ‘hermano obeso’ del protón José Manuel NievesEsta destructiva relación de ‘amor-odio’ nos lleva de cabeza a uno de los misterios más insondables de la física moderna. Porque según nuestras teorías más sólidas, durante el Big Bang, hace unos 13.800 millones de años, el Universo primitivo debió fabricar exactamente la misma cantidad de materia que de antimateria. Un equilibrio perfecto, del 50%. Y por pura lógica, ambas deberían haberse aniquilado entre sí casi de inmediato, dejando un cosmos yermo, lleno tan solo de luz y radiación, pero completamente vacío de estrellas, galaxias y, por supuesto, de seres humanos.Y sin embargo, aquí estamos. Por algún motivo que la Ciencia aún no acierta a comprender, una minúscula fracción de materia sobrevivió a aquella hecatombe primordial. Vivimos en un Universo dominado por la materia, mientras que la antimateria natural es excepcionalmente rara. Nadie, de hecho, ha visto nunca, ni espera ver, planetas o estrellas hechos íntegramente de antimateria . ¿Dónde, entonces, fue a parar toda la antimateria que falta para ‘igualar la balanza?’ Nadie lo sabe. Y para averiguarlo algún día, los físicos necesitan tener antimateria a mano y estudiarla muy de cerca.El primer camión en la historia que transporta antimateria circula por carretera. CERNFabricando lo imposibleFabricar antimateria en la Tierra es una de las empresas más formidables a las que se ha enfrentado jamás el ser humano. El CERN es el único lugar del mundo capaz de producir antiprotones en cantidades que se puedan utilizar para la ciencia . Cosa que consiguen en su famosa ‘Fábrica de Antimateria’, haciendo chocar potentes haces de protones a velocidades cercanas a la de la luz contra un bloque denso de metal.De esas violentas colisiones surgen, entre otras cosas, antiprotones. El proceso es exasperantemente lento, doloroso y poco eficiente. La inmensa mayoría de las partículas, en efecto, se pierden en el camino. Y las pocas que se consiguen atrapar van tan rápido que hay que frenarlas usando formidables campos eléctricos y magnéticos. Ningún material de la Tierra, de hecho, serviría como contenedor, ya que las preciosas antipartículas se destruirían en cuanto tocaran cualquiera de sus paredes.Por eso, el verdadero ‘infierno tecnológico’, no es tanto crear la antimateria, sino conservarla. ¿Cómo guardar algo que no puede siquiera rozar el recipiente que lo contiene? Para evitar el problema, los científicos utilizan lo que llaman ‘trampas magnéticas’, unos complejos dispositivos en los que potentes campos electromagnéticos mantienen a la antimateria flotando en el vacío más absoluto, sin rozar absolutamente nada.Y por si esto fuera poco el contenedor, además, tiene que estar refrigerado a 4 Kelvin (unos gélidos -269 grados centígrados, muy cerca del cero absoluto, -273 grados, donde la actividad atómica cesa), para lo cual se utiliza helio líquido. Como explica Stefan Ulmer, físico de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU), a pesar de todos estos esfuerzos colosales, «producir un solo gramo de antimateria costaría decenas de miles de millones de dólares, y su aniquilación liberaría tanta energía como una bomba nuclear». Pero no hay que asustarse, porque «acumular tal cantidad (un solo gramo) llevaría diez veces la edad del Universo según el ritmo actual de producción del CERN».El primer ‘reparto a domicilio’ del mundoY ahora, un equipo internacional de investigadores ha conseguido lo que parecía pura ciencia ficción. Según acaba de publicar ‘Nature’, en efecto, el pasado 24 de marzo se logró transportar con éxito 92 antiprotones a bordo de un camión convencional. Sí, han leído bien. Antimateria circulando por carretera.La hazaña es el brillante resultado del proyecto STEP (Symmetry Tests in Experiments with Portable antiprotons), diseñado meticulosamente a lo largo de los últimos años. El equipo desarrolló una ‘trampa’ portátil capaz de mantener el estricto vacío, el frío extremo y el campo magnético al mismo tiempo que soportaba los baches, las fuerzas y la vibración de un viaje en carretera. Los científicos instalaron, además, un detector especial que les permitía monitorear el estado de los 92 preciosos antiprotones directamente desde el asiento del conductor.Durante la prueba, el camión recorrió un trayecto de poco más de 8 kilómetros alrededor de las instalaciones del CERN, en un viaje que duró 30 minutos a una velocidad máxima de 42 kilómetros por hora. La expectación era máxima. Decenas de trabajadores salieron al paso del camión con las cámaras de sus teléfonos móviles para inmortalizar el momento en que la sustancia más frágil y volátil de la Creación daba su primer paseo en automóvil. Llegó de vuelta intacta. Ningún antiprotón tocó las paredes. Ninguno se aniquiló.«Es algo que la humanidad nunca ha hecho antes, es algo histórico -afirma Ulmer-. «Compramos mucho champán e invitamos a toda la comunidad de la antimateria a celebrarlo hoy con nosotros». «Los físicos que crearon la fábrica de antimateria hace más de treinta años -dice por su parte Christian Smorra, el físico de la HHU que ha liderado el proyecto- soñaron que algún día sería posible transportarla. Ahora, por fin, es posible. Ha sido un largo viaje, y ha costado mucho sudor y lágrimas hacer que esto funcione».Viaje hacia los misterios del UniversoPero, ¿por qué tanto esfuerzo para subir un puñado de partículas de antimateria a un camión? ¿No bastaba con que los antiprotones permanecieran encerrados en la seguridad del laboratorio subterráneo donde se crearon? La respuesta está en el ‘ruido’. Porque la Fábrica de Antimateria del CERN es un lugar extremadamente caótico y ruidoso desde el punto de vista electromagnético. De hecho, hay tantas máquinas potentes operando alrededor que las fluctuaciones magnéticas impiden medir los antiprotones con la extrema precisión que exigen los científicos.Es decir, que el objetivo principal de este pionero sistema de ‘reparto’ es sacar a las antipartículas de ese ambiente ruidoso y llevarlas a un lugar tranquilo, libre de interferencias. «Esto realmente abre muchos más años de mediciones de precisión – comenta Jeffrey Hangst de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), que dirige el famoso experimento ALPHA de antimateria a escasos metros de allí-, porque evita que se vean obstaculizadas por el ruido en la sala», Los investigadores aseguran que al medir la antimateria en un entorno silencioso, la precisión podría mejorar entre 10 y 1.000 veces. Lo que permitiría saber si la antimateria pesa exactamente lo mismo que la materia, o si, por ejemplo, cae de forma microscópicamente diferente bajo los efectos de la gravedad. En palabras de Shears, cualquier mínima diferencia, por pequeña que sea, «podría ayudarnos a entender cómo y por qué nuestro Universo evolucionó como lo ha hecho y es de la forma en que lo vemos. El comportamiento de la antimateria es un misterio tan grande que cualquier nueva información sería muy bienvenida para nosotros. Es uno de los misterios más fundamentales de nuestra especialidad, y espero que las mediciones precisas sobre las muestras del CERN nos den nuevas pistas».El próximo paso consistirá en entregar el delicado cargamento en otro edificio del CERN para practicar la ‘decantación’ de antiprotones de una trampa magnética a otra. Y si todo sale según lo previsto, hacia el año 2029 el equipo se lanzará a la aventura definitiva: transportar la antimateria a lo largo de 700 kilómetros por las carreteras públicas de Europa hasta un nuevo y silencioso laboratorio que se está construyendo actualmente en Düsseldorf.MÁS INFORMACIÓN noticia Si Una IA descubre más de cien nuevos exoplanetas donde los astrónomos sólo veían ruido noticia Si Los límites de la clonación en serie: hasta 57 generaciones de ratones«Para nuestra colaboración -concluye Ulmer-, hoy es realmente el punto de partida de todo tipo de experimentos completamente nuevos«. Y no le falta razón. Quizás, dentro de esas minúsculas y esquivas partículas que ahora sabemos cómo pasear en camión, se esconda el mayor de los secretos: la razón misma por la que usted, yo, y todas las estrellas del firmamento, existimos en lugar de no ser absolutamente nada.  

Probablemente muchos no saben que la sustancia más valiosa de la Tierra no es el oro, ni el platino, ni tampoco el rarísimo diamante rojo. La sustancia más valiosa (y volátil) de la Tierra es la antimateria, cuyo coste se ha estimado, millón arriba millón … abajo, en unos 80.000 millones de euros por gramo. Hasta ahora, sólo ha sido posible producirla en cantidades ridículas en los mayores laboratorios del planeta, principalmente en el CERN, cerca de Ginebra, en Suiza, que ha conseguido unos pocos nanogramos (un nanogramo es la milmillonésima parte de un gramo) después de décadas enteras de costosos experimentos.

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