Crearán máquina de rayos láser a base de positronio

¿Qué tal amigos taingueros, como están? Hoy les vengo a traer la última noticia en antimateria. Espero sea de su agrado. Antes de comentar el post, lean y sino, simplemente no comenten, es preferible eso a que me trolleen solo por compartir con algo que de verdad es interesante, lo leí y resumí para ustedes. Espero que sepan apreciar algo del trabajo. Sin más, aquí el post... *No está de más aclarar que algunas imágenes del post, son meramente ilustrativas, y no están directamente relacionado con lo redactado en el post, fue sólo que no se vea tan insípido... Antes de pasar a la noticia es cuestión voy a aclarar nuevamente qué es antimateria para los que no lo tienen muy en claro. La antimateria como comenté en mi post anterior, es lo opouesto a la materia. Así como hay un electrón, también hay un antielectrón, también denominado como "positron". Ambos elementos tanto materia como antimateria, al entrar en contacto produce una gran cantidad de energía gamma, la cual es energía exponencialmente alta. Es decir que la ventaja de la antimateria se reduce basicamente a que puede producir una gran cantidad de energía, la misma podría usarse para mucho beneficios. También hay que considerar que es una energía limpia, sin desechos. A diferencia de la energía nuclear, que produce gran cantidad de desperdicios y contaminación, tiene una eficiencia del 1%, mientras que el uso de la antimateria no tiene derroche alguno, teniendo un 100% eficiencia. Hace unos meses atrás no se estaba seguro de la existencia de la antimateria, pero con el descubrimiento del colisionador de partículas de Nueva York, el RHIC, la antimateria está al alcance de nuestra civilización. Lamentablemente no todo es perfecto, y resulta que el mantenimiento y produccion de antimateria es muy costosa. Se tiene que invertir un presupuesto increiblemente alto para poder conseguir antimateria. Algo así como un gasto de energía 100.000.000 de veces más alto, que la energía que se puede conseguir con la antimateria misma. Asique en tales terminos, no es muy práctica con nuestra actual tecnología. Ya que estoy, les dejo una lista que encontré en internet sobre los usos prácticos de la antimateria, y sus desventajas: La antimateria puede tener diferentes usos: - El primero como combustible. Para imaginaros lo potente que puede llegar a ser, con sólo 250 gramos de antimateria se podría llegar a Marte en 1 día y a la Luna en 8 minutos. - El segundo sería como para producir energía. La antimateria es la fuente de energía más poderosa conocida por el hombre. Libera una energía de una eficacia del cien por cien (la fisión nuclear posee una eficacia del uno y medio por cien). La antimateria no genera contaminación ni radiación, y una gota podría proporcionar energía eléctrica a toda Nueva York durante un día. - El tercer uso que podría tener la antimateria, y desgraciadamente el más peligroso, sería el de armamento. Este proceso de aniquilación materia-antimateria podría ser empleado como el explosivo más potente que pueda imaginarse. Un gramo de antimateria al unirse con un gramo de materia produciría una energía capaz de lanzar 1 millón de toneladas de material a casi 20000 metros de altura. O lo que es lo mismo, la potencia de veinte kilones, es decir, la potencia de la bomba que fue lanzada sobre Hiroshima. Pero además de todo esto, la antimateria tiene muchas limitaciones: - No existe en el mundo conocido antimateria relativamente disponible. - Hasta ahora, en el proceso de obtener una unidad de energía como antimateria hemos de gastar previamente 100 millones más de energía. - La eficacia del almacenamiento actual de antiprotones es tan solo del orden del 1%. - Si toda la capacidad se usara para producir antiprotones, los resultados finales al cabo de un año únicamente servirían para mantener encendida una lámpara de 100 vatios durante 3 segundos. - Si se acudiera a usar toda la capacidad mundial de antimateria producible la lámpara no podría estar encendida más de 6 minutos. - Todas las reservas energéticas mundiales existentes de carbón, gas y petróleo, una vez convertidas en antiprotones, con los rendimientos actuales, producirían una energía insuficiente para que un automóvil pudiese dar la vuelta a España haciendo un recorrido costero. Lo único que consideré muy loco en esta lista, y estoy seguro que algunos también, o al menos sorprendente... Es el hecho de usar antimateria como armamento, es decir, una "bomba de antimateria", por llamarle de alguna manera. Pero si prestaron atención a lo que se viene diciendo es simplemnte imposible ya que la cantidad de antimateria que se necesitaría para producir tal arma de destrucción masiva, no está a nuestro alcance. Si no me creen, lean esta entrevista que le hicieron a una científica del CERN Teresa Fonseca: Teresa Fonseca: "Fabricar una bomba de antimateria es imposible" La investigadora del laboratorio europeo de física de partículas explica la realidad y fantasía de la película Angeles y Demonios. ¿Qué es exactamente la antimateria? ¿Existe realmente? La materia del Universo está constituida por partículas elementales, y cada una de ellas tiene su correspondiente "antipartícula". Las dos existen y son exactamente iguales en todo, menos en su carga. Por ejemplo, la antipartícula del electrón es el antielectrón o positrón. Ambas poseen las mismas propiedades fundamentales (como la masa o el espín), pero el electrón tiene carga negativa y el positrón positiva. Estas antipartículas se generan en muy pocos procesos naturales, aunque en laboratorios como el CERN se producen de forma rutinaria para los experimentos. El termino antimateria es un poco vago: puede referirse a las antipartículas que acabo de mencionar o a la “materia" compuesta hipotéticamente por estas antipartículas. Así, por comparar con un átomo normal, un antiátomo estaría formado por un núcleo de antineutrones y antiprotones (de carga negativa), en torno al cual orbitarían los antielectrones o positrones (con carga positiva). Con estos antiátomos se podría en principio formar antimateria semejante a nuestra materia, parecido a lo que representa una fotografía revelada respecto a su imagen en el negativo de la película. Teóricamente podríamos tener una mesa o una galaxia echas de antiátomos, aunque hoy en día no hay forma de hacerlo realidad, porque las antipartículas al contacto con la materia ordinaria se aniquilan generando energía Si se destruyen mutuamente, ¿por qué el universo está constituido de materia? Esa es una de las cuestiones que la comunidad científica trata de responder. ¿Por qué en los instantes posteriores al Big-Bang no se aniquilaron todas las partículas con sus correspondientes antipartículas, y se formó el universo de materia? Hay muchos experimentos que tratan de arrojar luz sobre el asunto. En los laboratorios de física de partículas, como el CERN, se trabaja sobre ello. ¿Se fabrica entonces antimateria en el CERN, como se indica en la película Ángeles y Demonios? No, en absoluto. En el CERN no se fabrica antimateria como se muestra en la película, que al fin y al cabo es todo ficción. Además lo de "fabricar" antimateria me suena raro. Es como si estuviésemos hablando de fabricar latas de conserva o de coches. No funciona exactamente así. En el CERN, y en todos los laboratorios de física de partículas, se producen antipartículas. Las técnicas que se usan para estudiar las partículas elementales producen casi tantas antipartículas como partículas, en parejas. El objetivo de estos estudios es entender cuáles son los componentes fundamentales de la materia, aquellas partículas que ya no se pueden dividir en otras más pequeñas, además de profundizar en las leyes que rigen sus interacciones. El conocimiento de estos procesos nos ayudará a comprender mejor el Universo. Algunos de los experimentos van encaminados especialmente a producir antiátomos para entender mejor las propiedades de la materia. Por ejemplo, el experimento PS210 del CERN produjo los primeros átomos de antihidrógeno en 1995. En 2002 dos experimentos (ATHENA y ATRAP) consiguieron generar algunos miles de átomos de antihidrógeno. Aunque esto pueda sonar a mucho, realmente unos miles de átomos es muy poquito. Necesitarías 10.000.000.000.000.000 veces más para llenar un globo de cumpleaños con antihidrógeno. ¿Utiliza las antipartículas en su trabajo? En mi caso trabajo en ATLAS, uno de los cuatro experimentos principales del LHC o Gran Colisionador de Hadrones, que volverá a funcionar el próximo otoño. Cuando realizamos los análisis tenemos partículas y antipartículas, pero éstas últimas son sólo herramientas que utilizamos para estudiar, no el objeto de estudio en sí mismo. ¿Y es fácil producir antimateria? Producir antipartículas es relativamente "fácil". De hecho ocurre habitualmente en la naturaleza, en un tipo de desintegración radioactiva denominada “desintegración beta”. También se producen con los rayos cósmicos, que son partículas de altas energías que llegan a la atmósfera y al interaccionar con ella se producen cascadas de partículas. Pero producir antiátomos es mucho muy difícil, y almacenarlos todavía más. Generar estructuras más complejas, como una mesa de antimateria, actualmente es imposible y de momento no conocemos ninguna forma para poderlo hacer en el futuro. ¿Por qué resulta tan difícil almacenar la antimateria? Cuando las antipartículas o los antiátomos tocan la materia habitual se aniquilan emitiendo energía. Por tanto, almacenar antimateria es muy difícil. Para resolverlo, las antipartículas cargadas se almacenan utilizando "trampas electromagnéticas". Las antipartículas neutras y los antiátomos son aun mucho más difíciles de almacenar, ya que es imposible usar campos eléctricos y magnéticos constantes para confinarlos, porque básicamente no les afectan. Se han planteado ideas como el uso de "botellas magnéticas" (campos magnéticos “inhomogéneos” que confinan las partículas) o "trampas ópticas", mediante el empleo de láseres. ¿Y se podría conseguir fácilmente una bomba de antimateria como la que aparece en la película? Es imposible fabricar una bomba de antimateria. Es ciencia ficción y lo seguirá siendo durante muchos siglos. Para producir un cuarto de gramo de antimateria, como el que se señala en el libro, el CERN tendría que estar trabajando millones de años. Con la tecnología actual no es posible producir esas cantidades de antimateria y almacenarla, y tampoco es previsible ningún avance en la tecnología que haga cambiar esta perspectiva en un futuro próximo. La gente debería preocuparse por las armas nucleares y químicas. La antimateria no es un problema a nivel bélico. ¿La antimateria tiene ya algún uso comercial? Las antipartículas se producen rutinariamente en los escáneres PET (Positron Emission Tomography), la tomografía por emisión de positrones (los antielectrones), que se usa en diagnósticos médicos. Actualmente también se investiga la posibilidad de utilizar antiprotones en terapias contra el cáncer. ¿Y posibles usos futuros de la antimateria? ¿Podría ser la solución al problema energético, utilizándola de combustible, como en la nave Enterprise de Star Trek? Los usos futuros están por inventar, y que yo sepa todavía no hay nada desarrollado. En cualquier caso, no va a ser la solución al problema energético a corto plazo. Cuesta mucha energía producir antipartículas y es muy difícil almacenarlas. La energía que se libera cuando se aniquilan por entrar en contacto con las partículas seria mucho menor que la invertida en todos los procesos anteriores. Además, tampoco existen mecanismos eficientes para poder utilizar esa energía liberada. Bien ahora que quedó en claro qué es la antimateria, qué se puede y que no se puede hacer con la misma a parte de sus ventajas y limitaciones, pasemos a la noticia por la que decidí llevar hacer el post. CREARÁN LÁSER DE RAYOS GAMMA CON POSITRONIO (ANTIMATERIA) Los átomos de positronio son muy inestables en un entorno de materia y es muy fácil su aniquilación. Ahora hay una manera de hacer que estos átomos inestables sobrevivan mucho más tiempo, un paso fundamental para hacer un poderoso láser de rayos gamma. Todos los elementos de la tabla periódica están hechos de átomos con un núcleo de protones cargados positivamente, orbitado por el mismo número de electrones de carga negativa. El positronio por su parte, símbolo P, es diferente. Se compone de un electrón y un positrón orbitando entre sí. Un positrón es la contraparte de antimateria de los electrones. A pesar de la carga positiva como el protón, que acaba de 0.0005 veces su masa. Los “átomos” de Positronio sobreviven menos de una millonésima de segundo antes que sean aniquilados un electrón y un positrón en un estallido de rayos gamma. En principio, el positronio se podrían utilizar para hacer un láser de rayos gamma. El resultado sería un haz de alta energía de longitud de onda extremadamente corta para sondear diminutas estructuras como el núcleo atómico – la longitud de onda de la luz visible es demasiado larga para tener alguna utilidad para esto. El problema es que esto significa montar una densa nube de positronio en un estado cuántico conocido como condensado Bose-Einstein (BEC). Cómo hacer esto sin la aniquilación de positronio en el proceso no estaba claro. Ahora un equipo dirigido por Christoph Keitel del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania, sugiere que los láseres normales podrían ser utilizados para disminuir la aniquilación. El truco está en ajustar el láser a exactamente la energía necesaria para impulsar el positronio en un estado de energía más alto, en el que la órbita del electrón y un positrón se aleja más el uno del otro. Esto los hace mucho menos probable que se puedan aniquilar ( arxiv.org/abs/1112.1621 ). El positronio eventualmente pierden energía por los fotones que emite y regresa al estado de aniquilación propenso. Sin embargo, el equipo calcula que aproximadamente la mitad de los átomos de positronio excitado pueden sobrevivir durante 28 millonésimas de segundo, en promedio, 200 veces más que los no excitados. Esto puede ser suficientemente tiempo para montar la nube BEC. En un BEC, los átomos de positronio se comportan al mismo ritmo, así que cuando uno se aniquila, al resto le pasa lo mismo, produciendo un estallido de radiación láser hecho de rayos gamma. Puede sonar como un montón de trabajo, pero una cosa hace que la tarea sea más fácil. Los átomos ordinarios sólo pueden formar un BEC cuando se enfrían poco a poco en una fracción de un grado de cero absoluto. Por el contrario, debido a los efectos cuánticos, el positronio se forma en un BEC a cerca de la temperatura ambiente. Teoría de la materia espejo a prueba Medio siglo después de que se hizo por primera vez, el positronio podría aplicarse. Así como puede ser utilizado para la alimentación de un láser de rayos gamma, se podría poner la extraña teoría de la materia espejo a prueba. La idea de que cada partícula tiene una idéntica – pero hasta ahora indetectable – socia espejo fue concebida para explicar las asimetrías desconcertante en la emisión de electrones de los átomos radiactivos. La Materia espejo también ha sido considerado como un candidato para la misteriosa materia oscura que compone el 80 por ciento del universo. La teoría dice que las partículas de la materia ordinaria puede muy de vez en cuando transformarse en su espejo invertido, efectivamente desapareciendo de la vista. El Positronio normalmente termina su vida lanzando una ráfaga de rayos gamma. Si el mundo réplica al positronio a veces podría convertirse en materia espejo y desaparecen sin estas emisiones. La idea podría ser probada por la captura de positronio en una cámara y hacer el seguimiento de la cantidad de energía que emite rayos gamma. Si la cantidad es menor de lo esperado en función del número de átomos de positronio que entró en la cámara, a continuación, algunas particulas pueden estar convirtiéndose en materia espejo. Nuevos cálculos de Sergei Demidov, del Instituto de Investigaciones Nucleares de Moscú, Rusia, y sus colegas indican que esto debería hacerse con la suficiente frecuencia para que sean detectables ( arxiv.org/abs/1111.1072 ). Paolo Crivelli del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich es líder en el desarrollo de un experimento de este tipo ( arxiv.org/abs/1005.4802 ). El actual experimento AEGIS antimateria en el CERN cerca de Ginebra, Suiza, también podría ser modificado para este fin. Me centré en la primera parte de la noticia, me pareció muy interesante el hecho de que ya puedan manejar con mayor eficiencia los la antimateria. El mayor problema como ya mencioné, conservar antimateria es un proceso muy complejo ya que la misma al entrar en contacto con la materia, se aniquila y despide gran cantidad de energía gamma. Pero según ellos, encontraron una manera práctica de no perder la antimateria en gracciones de segundo. Lo único que hicieron es elevar el estado cuántico y así posponer una fracciones de de segundo más su inmediata aniquilación, si bien no es una gran cantidad de tiempo, ya tienen un método para poder conservarla unas fracciones de segundos más. Capás que piensen que no es la gran cosa, pero hace unos meses atrás impedir la aniquilación inmediata era imposible. Y en poco tiempo ya lograron construir un artefacto que se base en energía postitrónica. Me parece simplemente increíble, y digno para compartir con ustedes. La teoría de espejo suena promotedora también, pero mi humilde opinión les dice que va a pasar un tiempo hasta que lo puedan pasar a la práctica, y no sólo yo, sino muchas personas más. Con esto finalizo mis post, espero halla sido de su agrado. No olviden comentar, saludos a todos!