Se piensa que los positrones así como la antimateria en general, son relativamente raros en el universo. Sin embargo, existen varias formas como para que sea posible la generación de positrones. Una de ellas es a través de la descomposición natural de los elementos radiactivos. Tales materiales radiactivos pueden originarse en fuentes astrofísicas como supernovas, novas, y estrellas Wolg-Rayet que son masivas y tienen una violenta actividad en sus superficies. Como se trata de objetos relativamente comunes en las galaxias, los positrones resultantes de los materiales radiactivos pueden expandirse a través del espacio. Es posible que este tipo de estrellas que generan estos materiales radiactivos sean también las responsables de crear toda la materia constituyente que se distribuye por el universo, incluida la Tierra.
FUENTE TEÓRICA DE ANTIMATERIA CÓSMICA
Las bandas horizontales anchas representan a la radiación generada por la aniquilación desde el disco de la galaxia. La región circular de colores resaltados corresponde a la aniquilación radiactiva producida en el centro galáctico. La posible fuente de la antimateria particulada, descubierta por una radiación de aniquilación ascendente, se encontraría lejos del plano de la galaxia.
Otra manera en que se podrían generar positrones es con la caída de materia sobre los campos gravitacionales altos de los agujeros negros, ya que la temperatura de ella debería incrementarse lo suficiente como para generar pares de positrones y electrones que podrían ser disparados lejos de los agujeros negros a velocidades altísimas. El número de positrones que se puedan crear en un agujero negro depende de la cantidad de materia que aporte por insuflación alguna estrella que esté jugando el rol de compañera, mientras que el número de positrones creados por descomposición radiactiva se mantiene constante por un largo período de tiempo.
MODELO TEÓRICO DE FUENTE DE ANTIMATERIA
Modelo de contornos graficados sobre una imagen óptica del lugar donde fue ubicada la nube de positrones en nuestra galaxia. No se pueden observar evidencias visuales de una fuente de gas caliente cerca del centro de la Vía Láctea debido a la gran cantidad de polvo y gas que se encuentra en ese lugar impidiendo una visión más profunda y detallada.
Una tercera posibilidad es que en aquellos lugares donde se ha detectado la presencia de positrones --digamos por ahora en un sitio de nuestra galaxia-- sean espacios en que los últimos millones de años han sido la morada de la fusión de dos estrellas de neutrones de donde sale la emisión de partículas como un bólido galáctico masivo. De esos sucesos se crean las condiciones de los fenómenos de las explosiones de rayos gamma que tanto han desconcertado a los científicos que se focalizan en el estudio de las estructuras del cosmos. Dado que el universo muestra tener más materia que antimateria, el positrón tiene un muy corto período de existencia desde que se crea. El positrón es la antipartícula del electrón y cuando ambos colisionan se aniquilan convirtiéndose en energía que se manifiesta en rayos gamma con un rango energético de 511 KeV, lo que refleja el aniquilamiento del positrón.
RECAMADO DE LA FUENTE
Contornos de radio recamados sobre un modelo de la fuente de la radiación producida por la aniquilación. La observacion de los radios sugieren la existencia de un canal conductor de la radiación que va desde el centro de nuestra galaxia a latitudes altas. En general, ello es consecuente con la ubicación y dirección de la fuente de aniquilación.
Las primeras observaciones que se pudieron realizar de explosiones de rayos gamma debido a emanaciones desde el centro de nuestra galaxia fueron a comienzos de 1970, y registraban un rango energético de 511 KeV. Posteriormente, a comienzos de 1980, la energía de las explosiones pareció disminuir cuando aparentemente emanaba desde el mismo lugar registrado anteriormente, volviéndose a observar emisiones con el rango de 511 KeV en las últimas detecciones que realizó el espectrómetro OSSE del satélite CGRO. Ello estaría indicando que los aniquilamientos de positrones se estarían generando en una pequeña y discreta fuente, posiblemente en la vecindad de un agujero negro al cual se le ha apodado «El Aniquilador». La nube de antimateria particulada, que fue detectada en los mapas de explosiones de rayos gamma elaborados por el CGRO, se observa elevarse como un especie de pluma partiendo desde costado del centro de la Vía Láctea, y es extremadamente difusa. Por lo que se ha podido distinguir, es factible considerar que sólo hay en ella positrones, y no antiprotones o antiátomos.
DIBUJO DEL CENTRO DE LA VÍA LÁCTEA
El dibujo de la derecha, representa al centro de la Vía Láctea con objetos y diferentes actividades cósmicas que cohabitan en esa región de la galaxia. La actividad que más se distingue es una fuente de gas caliente cargado de positrones, mucho de ellos aniquilándose mientras viajan dentro de los halos galácticos. La radiación de esa aniquilación ha sido observada por los instrumentos del OSSE empotrados en el satélite CGRO.
La detección de antiátomos fuera de los laboratorios no será un trabajo sencillo. Los antifotones que emitiría un antiátomo serían indistinguibles de los fotones que emitiría un átomo, de manera de que por este simple hecho de medición una galaxia no sería diferente de una antigalaxia. Tampoco es una labor sencilla rastrear señales de su presencia en los rayos cósmicos de alta energía. Ahora bien, el hecho de que se llegara a descubrir dentro de los flujos de emisión de rayos cósmicos de tan sólo un núcleo de antihelio, ello daría cabida como para pensar con más de un fundamento sobre la existencia de estrellas y galaxias de antimateria, lo que llevaría también a implicaciones profundas sobre aspectos fundamentales que guardan relación con la asimetría bariónica del universo. Para poder captar directamente los rayos cósmicos se han desarrollado experimentos con globos instalados en la atmósfera y satélites orbitando a la Tierra. Pero es un método que sólo permite la captación de ellos por algunas pocas horas y, en lapsos breves, solamente es posible distinguir antimateria si uno de cada 10.000 rayos cósmicos proviniera de un antinúcleo. Como las fuentes emisoras provienen desde lugares distantes, probablemente las antipartículas correspondan sólo a una de cada 10.000 millones de partículas. Pero, no cabe duda esperar, de que el espectrómetro Alfa Magnético orbitando fuera de la atmósfera, tendrá muchas mayores posibilidades de éxito que los experimentos con los actuales satélites, globos ubicados en la atmósfera o con instrumentos empotrados en la superficie de la Tierra. Se piensa que con el AMS se podrán detectar los rayos cósmicos vírgenes. Asimismo, las mediciones podrán extenderse por períodos mucho más prolongados, lo que indudablemente facilitará la ubicación de la antimateria en medio de lluvias de partículas comunes. Por los conocimientos experimentales que hemos adquirido hasta ahora, sobre la formación de antimateria en laboratorios y por el hallazgo de la existencia de positrones, no es arriesgado pensar en antimateria atómica deambulando por el espacio como fósiles ocasionados por los primeros segundos del Big Bang o como producto de la propia dinámica del universo. En teoría, en el momento del Big Bang, debiera haber habido igual cantidad de materia que de antimateria. Ahora, por qué esta última se fue extinguiendo, las razones de ello las podemos encontrar en la explicación que nos entregó, en el año 1967, el físico Andrei Sakharoc. Según él, ese proceso de extinción se debería a una pequeña asimetría en las leyes de la física, conocida como violación CP. Esa asimetría que formula Sakharoc, debería haber comenzado a intervenir en el primer segundo del Big Bang. En ese instante, y de acuerdo a la Teoría Unificada de la Física, todas las fuerzas que ahora se conocen en la naturaleza estaban fundidas en una sola, exteriorizadas en la llamada partícula X. Más tarde, cuando el universo se enfrió y estas partículas decayeron, la asimetría habría dejado una pequeña y mayor proporción de partículas en relación a las antipartículas. Específicamente, mil millones más una partícula, por cada mil millones de antipartículas. En función a lo inmediatamente anterior, la mayoría de los físicos piensan, por lo tanto, de que tanto partículas como antipartículas en un instante se habrían mezclado, y como ambas se aniquilan en una bocanada de rayos gama, el resultado final sería que el universo actual no estaría conformado por antimateria. Por lo menos, la brillantez del trasfondo de radiación que lo llena, cerca de mil millones de fotones por cada partícula de materia, indicaría que ello es así, efectivamente. Puede que esta sea una explicación convencional, pero comparto la opinión de Stephen Hawking y de otros científicos en cuanto a que pensar experimentalmente en la posibilidad de la existencia de galaxias y antigalaxias o, más aún, de universo y de antiuniverso es, de alguna manera, una contradicción con las leyes de la física. Lo anterior, no significa desterrar las posibilidades de que en algún momento la asimetría de las leyes de la física de las cuales hemos hablado podría haber sido revertida en ciertas regiones de la bola de fuego del Big Bang, favoreciendo la creación de antimateria sobre la materia. Eso abriría la posibilidad de que en alguna parte del espacio pueda haber sobrevivido antimateria, formando incluso, antigalaxias. Ello se sostiene en algunos modelos teóricos que se han desarrollado, pero se opone la experiencia experimental de laboratorio, lo que lo hace aparecer poco verosímil por ahora. La primera prioridad para la física en esta cuestión se encuentra en poder entender y distinguir cuales son las leyes que gobiernan la antimateria. Según la relatividad general, la antimateria tiene que comportarse básicamente como la materia, y esto si que abre una tremenda interrogante. Si el comportamiento es asímil y la antimateria esta presente fuera de los laboratorios, entonces que pasa con el efecto gravitatorio sobre ella. A lo mejor, ha empezado un ciclo de la física en que se podría llegar a cuestionar hasta sus leyes fundamentales. El mayor conocimiento que se está adquiriendo sobre la antimateria, promete revelar muchas interrogantes acerca del comienzo del universo. Después del Big Bang, existió tanta antimateria como materia, pero por lo que hasta ahora hemos deducido, sólo esta última fue capaz de sobrevivir los propios procesos evolutivos del universo, ya que la que hemos detectado en el espacio correspondería a una nueva generación. ¿Por qué la antimateria estuvo y está condenada al ocaso? ¿Cómo fue que el universo no colapso fracciones de segundo después de que comenzó, si sabemos en laboratorio que la antimateria y la materia se anulan con sólo toparse? Estos, entre muchos otros, son algunos de los misterios que afloran con mayor intensidad al tenerse la certeza de que en experimentación de laboratorio se visualiza el antiátomo. De una cosa los humanos, por ahora, podemos estar seguros: solamente hemos podido detectar en el universo, precisamente cerca del centro de nuestra galaxia, antimateria particulada. En la Tierra, no hay fuente alguna de antimateria, y la exploración astronómica del sistema solar, incluyendo el astro central, tampoco la ha encontrado en ninguna parte. Los electrones y protones que nos llegan del Sol, atravesando la atmósfera terrestre, son partículas de la materia ordinaria. Tampoco es probable que los campos siderales -estrellas y materia interestelar- escondan antimateria; si no fuera así, estaríamos percibiendo regularmente, y en todas las direcciones de la galaxia, intensas radiaciones gamma, muy superiores a las detectadas en los aniquilamientos de positrones (antimateria particulada) que se han podido registrar, generada de la aniquilación de los antiátomos que cohabitaran allí, producto de sus colisiones con la materia ordinaria. Y tal cosa no ha sucedido, lo que debería ser inevitable si se considera que la materia se está constantemente intercambiando entre las estrellas. En cambio, ignoramos si remotas regiones extragalácticas dan o no dan albergue a la antimateria. Hemos detectado grandes radiaciones de rayos gamma, cuya procedencia, posiblemente, sea de explosiones ocurridas en galaxias lejanas, pero no tenemos certeza alguna de qué las causó o si allí se hubiesen producido aniquilamientos de antiátomos. ¿Somos moradores de un cosmos asimétrico, formado únicamente de la materia que nos es familiar, o al contrario, habitantes de un universo simétrico que incluye a la vez galaxias, unas de materia y otras de antimateria, como lo sugieren los físicos suecos H. Alfvén y O. Klein? Al nivel que nos encontramos en el desarrollo de nuestros conocimientos, que aún está muy lejano para entender muchas cuestiones relacionadas con propiedades fundamentales de la composición de la materia, contestar afirmativa o negativamente la pregunta equivaldría, en ambos casos, a vestirse, por ahora, con una gran audacia intelectual. Pero no puedo terminar esta parte de este trabajo sin hacer un último alcance al respecto. Si por casualidad Ud. se encuentre con su anti-yo, sería altamente conveniente para resguardar su integridad física no darle la mano. Ambos dejarían este mundo, ya que desaparecerían envueltos en una gran pirotecnia de destellos luminosos.
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