La antimateria es un reflejo especular de la materia, su par de opuesto, su contrario. Para cada una de las partículas elementales con que se forma todo lo que nos rodea existe una contraparte de antimateria en la naturaleza. Para los electrones existe un antielectrón al que llamamos positrón, los quarks tienen a los antiquarks como representantes del anti-mundo y los neutrinos a los antineutrinos; de tal suerte que, bien podría haber galaxias enteras hechas de antielectrones y antiprotones formando antiátomos. No tenemos noticia de su existencia, pero algunos físicos buscan regiones en el espacio profundo que podrían estar formadas por antimateria. Y aunque esos lugares extraños están en el pensamiento de los exploradores por ahora los únicos antiátomos que tenemos para experimentar se producen en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), laboratorio internacional que es mejor conocido por albergar al acelerador más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones.
Los experimentos de antimateria del CERN no son parte del gigantesco acelerador con que se busca contestar otras preguntas. De hecho, la producción de antimateria requiere de una máquina opuesta en funcionamiento a los aceleradores que en lugar de aumentar la velocidad de los protones los desacelere. Los experimentos que construyen antiátomos usan un decelerador, es decir, una máquina que ralentiza a los protones hasta casi detenerlos para que ya enfriados puedan combinarse con antielectrones formando anti-hidrógenos, o alguna otra forma de antimateria.
Entre los varios grupos experimentales que trabajan con ella, la colaboración ASACUSA se especializa en la formación de híbridos hechos de materia y antimateria. Confecciona átomos de Helio que en lugar de tener electrones en su derredor son orbitados por un antiprotón y un electrón. Esta curiosa mezcla de objetos contrarios es llamada “helio antiprotónico”. Son átomos compuestos por un núcleo de helio —que sabemos está formado por dos protones y dos neutrones— pero que en lugar de contar con dos electrones en su derredor lleva un electrón y un antiprotón. Estos objetos mixtos se producen cuando se mezcla un gas de helio ordinario con antiprotones.
Algunos de los antiprotones que llegan hasta el gas desplazan a uno de los electrones de los helios comunes y aunque la reacción no es muy frecuente, —pues solo un 3% de los antiprotones que son introducidos acaban involucrados en un átomo de este tipo—, si es observado de manera rutinaria.
La vida de estos Hipocampos —combinaciones de pez y caballo— es corta. Desaparecen en tan solo unas décimas de microsegundo. La antimateria no tiene una esperanza de vida larga en un mundo como el nuestro, hecho de materia con la que se aniquila en un destello de energía. De manera que es necesario apresurarse para ver cómo es, cómo se comporta y cuáles son las peculiaridades de un átomo así. Tan insólito como los monstruos marinos que el geógrafo griego Pausanias aseguraba existían; que siendo caballos en la parte superior se convertían en peces desde el pecho y la parte inferior para combinar las virtudes del agua con las de la tierra.
El experimento ASACUSA (por sus siglas en inglés Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons) del CERN, acaba de observar que los híbridos de materia y antimateria responden de manera distinta a como lo hacen los átomos convencionales de materia cuando se los sumerge en un líquido.
Sabemos que en los átomos ordinarios los electrones pasan de una órbita a otra emitiendo luz y que el color de esa luz nos dice cuál es la diferencia de energía entre los diferentes niveles atómicos. Cuando se intentó ver los niveles de energía de estos híbridos producidos en el gas se pudo constatar que la luz que se obtenía después de estimularlos con un láser resultaba difusa, tenue e indefinida. Como la serpentina Equidna, esa bella mujer con cuerpo de serpiente que se oculta de la mirada de los dioses en las cuevas de algún remoto lugar.
El equipo de científicos decidió entonces usar líquido para producir los hipocampos atómicos. Cuando los antiprotones se hacen llegar hasta helio superfluido ven con sorpresa que la emisión de luz es intensa y fina. Esta manera de revelarse de los híbridos es diferente a los átomos normales. Por alguna razón que será necesario entender, los monstruos hechos de materia y antimateria emiten de manera distinta cuando habitan un líquido frío como el helio superfluido.
Evidentemente la estructura de estos objetos, como la de los míticos monstruos mitad pez y mitad caballo, torso de mujer y cuerpo de serpiente, se adapta mejor a la vida en los océanos.
Esta observación inesperada abre la posibilidad de desarrollar una nueva técnica para detectar antiprotones en la naturaleza y, quien sabe, más y novedosas aplicaciones en el futuro.
AQ