Esquema simplificado de la materia y la antimateria. Se ve la variación de sus componentes básicos

Cuando escuchamos la palabra antimateria, es probable que lo primero que se nos venga a la cabeza sean historias de ciencia ficción con naves interestelares, motores imposibles y trajes con luces de neón complementados con, quizá, alguna explosión espacial. Ese tipo de cosas son bastante impresionantes, pero lo cierto es que la realidad es mucho más sobria. La antimateria no es un concepto futurista, sino que es tan antigua como el propio Universo. No es nada que tenga que ver con tecnología alienígena altamente avanzada, es física pura.

La idea de la antimateria es, en esencia, bastante simple: no es más que materia hecha de antipartículas, que son exactamente iguales que las partículas que conocemos pero con carga opuesta. Por ejemplo, en lugar de protones y electrones tendríamos antiprotones (carga negativa) y positrones (carga positiva). Se le puede dar toda la complejidad que la física permita a esta explicación, pero para no extendernos mucho en la introducción podemos dejarlo así.

¿Sabías que?

Un solo gramo de antimateria aniquilándose con otro gramo de materia común liberaría tanta energía como una bomba atómica. El problema es que producir un gramo de materia costaría billones de euros debido a la gran energía necesaria para ello.

Para entender de dónde viene el concepto de antimateria, tenemos que irnos a los primeros instantes del Universo, cuando el espacio-tiempo acababa de nacer y todo era un caos absoluto. Me refiero, por supuesto, a los tiempos del Big Bang. En aquellos momentos, en los que el Universo era un hervidero de energía, existía un equilibrio que hacía que, por cada partícula de materia común que se formaba, apareciese una antipartícula equivalente con la misma masa y mismo espín, pero carga opuesta. Ese equilibrio entre partículas era inestable. Las partículas tienen una tendencia irrefrenable a aniquilarse cuando se cruzan con sus antipartículas, y al hacerlo liberan además energía que puede tomar incluso la forma de rayos gamma. Debido a esa aniquilación, la antimateria fue prácticamente eliminada del Universo, y se quedó en el alero hasta que la discusión científica empezó a ver que faltaba algo en los modelos.

El primero en descubrir esas carencias que presentaba la física de su tiempo fue uno de los físicos teóricos más importantes del siglo XX, Paul Dirac, que, al intentar desarrollar una teoría sobre el comportamiento de los electrones intentando unir mecánica cuántica y relatividad predijo la existencia de un nuevo objeto físico. Dedujo a partir de sus desarrollos que era necesario que existiese una antipartícula que complementase a cada partícula para satisfacer la simetría necesaria para diversos procesos conocidos que serían imposibles de otra manera.

Paul Dirac posando junto a algunos de sus resultados teóricos

Algo más tarde, en 1932, Carl D. Anderson confirmaría la hipótesis de Dirac al detectar positrones en una lluvia de rayos cósmicos. El hallazgo le valió un Premio Nobel en 1936 y abrió una nueva ruta de investigación. Con el paso del tiempo se acabaron por descubrir antiprotones y antineutrones, y la física empezó a conocer el procedimiento para producir antimateria de forma controlada, como ocurre en los actuales aceleradores de partículas.

Hace unos párrafos comenté que la antimateria fue aniquilándose y a día de hoy nuestro mundo está esencialmente formado por materia común. Teniendo eso en cuenta, puede surgir la obvia pregunta de qué ocurrió para que, partiendo del equilibrio casi perfecto post Big Bang, a día de hoy solo sobreviva con estabilidad un tipo de materia. No hay planetas de antimateria, ni mesas de antimateria, ni tampoco ese compañero de trabajo que te cae mal, por sospechoso que sea su comportamiento, está hecho de positrones. ¿Por qué ocurre esto?

Carl D. Anderson, ganador del Premio Nobel de Física 1936 por el descubrimiento del positrón

La razón de la desaparición de la antimateria se basa en que, por algún motivo, la materia ganó la partida por el equilibrio universal. Una diferencia de cantidades minúscula en el inicio de nuestro Universo (de aproximadamente una partícula por cada mil millones de pares materia-antimateria) fue suficiente para que, tras todas las aniquilaciones mutuas que se dieron entre la materia y antimateria primigenias, solo quedase una vencedora de la partida y la otra quedase relegada a aparecer puntualmente en procesos energéticos extremos, tanto naturales como artificiales.

La razón de esa asimetría inicial entre materia y antimateria es uno de los grandes misterios sin resolver de la física, pero la antimateria no ha desaparecido del Universo. Simplemente no puede formar estructuras macroscópicas duraderas (o al menos no se ha observado nunca tal cosa) porque se aniquila al contacto con la materia, que es lo que domina todo lo que existe. Eso no quita que pueda encontrarse en ciertos lugares, como aceleradores de partículas, colisiones cósmicas de alta energía o algunos centros galácticos.

Una cuestión digna de mención es que, si bien en las obras de ciencia ficción se suele hablar de antimateria como una fuente de energía muy utilizada por naves de todo tipo, lo cierto es que es muy complicado almacenarla como para utilizarla para ese fin. Su tendencia a la aniquilación no solo hace que sea volátil, sino también peligrosa y sujeta a crear un desagradable espectáculo de rayos gamma. Sea como sea, estamos lejos de vivir en ese mundo en el que nuestras naves dominen el espacio y tendrán que ser los humanos del futuro quienes se preocupen de esas cosas. 

La antimateria no es ciencia ficción, es real pero perdió su batalla contra la materia por dominar el Universo. Y gracias a eso es que tú, en lugar de tu gemelo antihumano, estás aquí.