Materia - Antimateria

1. Materia - Antimateria Preparado por: Elsa Berríos y Javier Carrasquillo

2. ¿Qué es materia? En general todo lo que tiene 'sustancia‘ ; es una forma especializada de energía con una masa en reposo finita, que se distingue de la radiación electromagnética. En física quizá sea mejor evitar el término materia.

3. ¿Qué es antimateria? Materia formada de antipartículas. Los núcleos de antimateria consistirían en antiprotones y antineutrones y estarían rodeados de positrones que describen órbitas. Cuando la materia encuentra antimateria hay aniquilación. Las partículas y antipartículas se crean en pares a partir de la energía que produce otra partícula. Debido a que las antipartículas tienen cargas opuestas, estas giran en forma espiral en la dirección opuesta a la partícula en un campo magnético

4. ¿Qué es aniquilación? Reacción entre una partícula y su antipartícula; por ejemplo: entre un electón y un positrón. La energía producida es equivalente a la suma de la masa en reposo de la partículas que se aniquilan y sus energías cinéticas. Para que se conserve el momento se forman dos fotones que se alejan en direcciones opuestas. Estas radiación (radiacíón de aniquilación) esta en la región de los rayos gamas ( γ) del espectro electromagnético. La aniquilación tambien puede ocurrir entre un nucleón y su antipartícula. En este caso se producen mesones. Cuando una partícula y su antipartícula se encuentran, se aniquilan entre sí convirtiéndose en energía pura. Esta energía puede entonces dar origen a una partícula neutra portadora de fuerza, como un fotón, un bosón Z or un gluón.

5. Origen de la antimateria El concepto de antimateria nació rodeado de una especie de halo misterioso y visionario, aunque en la actualidad las partículas de antimateria se fabrican y almacenan cotidianamente en diversos laboratorios especializados del mundo, guardándose durante meses en botellas especiales hechas de combinaciones de campos eléctricos y magnéticos.

6. ¿Como clasificamos las partículas elementales? • Las partículas elementales se caracterizan por su masa, carga, spin. Una forma de clasificación es en leptones y hadrones que se distinguen por la manera como interactúan las partículas. Los hadrones se dividen a su vez en bariones y mesones. Por último, los bariones se subdividen a su turno en nucleones e hiperones. Otra clasificación es la que se hace en fermiones (que tienen spin semientero) y bosones (de spin entero).

7. La asimetría En resumen, podría generarse una asimetría materia-antimateria a partir de un estado simétrico siempre que: • No se conservase el número bariónico • Existiesen interacciones que violasen la inversión del tiempo • El universo se hallase, en determinado momento, en un estado de desequilibrio de expansión extrema. En el modelo estándar la condición 1 y la condición 3 no se cumplen, por lo que el origen de la materia visible sigue siendo en él una incógnita. Sin embargo, las GUT's, que van más allá del modelo estándar, pueden violar la conservación del número bariónico. Debido a esto, resurgió el interés por llegar a una explicación de la asimetría materia-antimateria observada. En 1978, varios físicos teóricos, comprendiendo que este viejo problema podría resolverse ya en el marco de las GUT's, trabajaron activamente calculando la asimetría para comprobar si coincidía con la observación.

8. Ejemplo ☼ Un protón y el antiprotón tienen ambas masa igual a 1836 veces la de un electrón y spin ½ unidad, en tanto que la del antiprotón es (-1) unidad.

9. La cámara de burbuja • Esta es la fotografía, obtenida en una cámara de burbujas verdadera, de un antiprotón (entrando por la parte inferior de la figura) que colisiona con un protón (en reposo) y se aniquila. Ocho piones fueron producidos en esta aniquilación . Uno decae en un + y un . Los piones positivos y negativos se curvan de modo diferente en el campo magnético. • La cámara de burbujas es un detector más avanzado que la cámara de niebla, pero mucho menos poderoso que los detectores modernos.

10. Referencias • Diccionario de Física • CD-R Particle Adventure • Quarknet