Sobre el dipositronio, la primera molécula de materia y antimateria

Aunque muchas publicaciones científicas no la incluyeron en su lista de eventos científicos del año, la creación por primera vez de una molécula de materia y antimateria es un hito de la física.

Según un comunicado publicado en septiembre por la de la Universidad de California (Riverside),  físicos norteamericanos crearon la primera partícula de materia y antimateria, el dipositronio, un tipo ciertamente exótico de molécula, la cual, aunque había sido predicha mucho antes, permaneció por seis décadas alejada de la observación experimental.

El excepcional desarrollo logrado por Allen Mills y David Cassidy consistió en unir dos electrones y dos positrones en una nueva molécula, que tiene una vida cortísima, ya que se desintegra en menos de 142 milmillonésimas de segundo, pero al hacerlo genera dos veces más energía en forma de fotones llamados rayos gamma.

Según explica el comunicado, este hito de la física se alcanzó atrapando positrones en una película de silicio (cuarzo), creando al mismo tiempo una cantidad suficiente de átomos de positronio para que se combinen y formen dipositronio. La proeza consistió no solo en combinar partículas con sus antipartículas, sino en lograr una vida suficiente de esta nueva molécula, que es la dificultad mayor a vencer, ya que, cuando una partícula se encuentra con su antipartícula, como es el caso del electrón y el positrón, forman una pareja que desaparece enseguida, para dejar un rastro de otras partículas, como los fotones.

Fue gracias a la superficie porosa del silicio que los átomos de positrones vivieron suficientemente para formar moléculas de dipositronio, formadas por dos átomos de dos electrones y dos positrones, unidos casi de la misma forma que la molécula de hidrógeno.

De acuerdo con Cassidy y Mills, ahora toca a los científicos la prácticamente posible tarea de lograr una fuente de positrones más intensa, con el fin de crear el Condensado de Bose-Einstein de positrones, que, a su vez, tiene como objetivo crear fuentes de rayos gamma de alta energía para estudiar la materia a escala del núcleo atómico.
Esto implica también la posibilidad de lograr un láser de rayos gamma que concentre una energía un millón de veces superior a la de los láseres actuales, mediante la desintegración simultánea de muchos millones de átomos de positrones, combinados mediante las nuevas técnicas.

En la práctica, haber logrado crear el dipositronio traerá grandes avances tecnológicos, muchos en el ámbito de la investigación de la física, pero también en los campos de la salud y la energía, sin olvidarnos de las potenciales aplicaciones militares. El propio profesor Cassidy explicó en este sentido que la diferencia entre la potencia disponible en un láser de rayos gamma y un láser normal es la misma que existe entre una explosión nuclear y otra química.

Es lamentable, pero seguramente así ocurrirá, y cuando llegue esta arma, tan utilizada por incontables escritores de ciencia ficción, es posible que David Cassidy y Allen Mills lleguen a ser tan tristemente famosos como los creadores de las primeras bombas atómicas.

Nota del editor:

Un láser requiere de un medio activo, que puede ser un sólido, un líquido o un gas. Para generar la "luz" del láser, los átomos de este medio son excitados mediante una descarga de energía, que puede ser eléctrica, una reacción química,  una explosión nuclear, etc. Esto provoca que los electrones de los átomos del medio activo salten hacia los niveles energéticos superiores y decaigan de nuevo, emitiendo fotones según un proceso denominado emisión estimulada. Como, en condiciones normales, la gran mayoría de los electrones se encuentran en el estado fundamental (el de más baja energía), ocurre entonces la llamada "inversión de población", consistente en poblar con más electrones los niveles energéticos superiores para así facilitar la descarga de fotones.
Logrando todo este proceso de la manera apropiada, se logra generar una luz brillante coherente (es decir, que en las ondas de la luz generada las crestas y los valles están perfectamente alineados), monocromática y con mínima dispersión. Todo esto en oposición a la luz originada por los medios normales de iluminación, como una vela, bombillos o por una linterna común, que alumbra con luz incoherente, policromática (de muchas longitudes de onda diferentes) y poco direccional (el haz se va abriendo a medida que se aleja de la fuente).

Usando distintos materiales como medio activo se pueden generar distintos colores de láser, pero no solo dentro del espectro electromagnético visible, sino también en la zona ultravioleta y la infrarroja. Pero estos últimos son más difícil de lograr, ya que, a medida que disminuye la longitud de onda, el proceso de emisión estimulada es desfavorecido frente a la dominante absorción, ya que los electrones absorberán más fotones que los que se emitirán.

En consecuencia, para generar un haz coherente de rayos gamma son necesarias cantidades descomunales de energía, lo cual podría haber sido resuelto al lograr crear el anunciado dipositronio, con lo cual, como anota el artículo, seremos capaces de concentrar "una energía un millón de veces superior a la de los láseres actuales, mediante la desintegración simultánea de muchos millones de átomos de positrones".

Fuente: cienciaytecnologia.net