Radiación láser y antimateria

Max Planck propuso la cuantización de la energía en 1900 y en 1925 Werner Heisenberg propuso una teoría matricial para describir los sistemas cuánticos. Un año después, en 1926, Erwin Schrödinger propone una ecuación para describir la evolución de la función de onda de un sistema cuántico. Los planteamientos teóricos de Heisenberg y Schrödinger son equivalentes y describen la llamada teoría cuántica clásica.

Posteriormente, en 1928, el físico británico Paul Dirac propuso otra formulación de teoría cuántica basada en una nueva ecuación que lleva su nombre y que es consistente con la teoría de la relatividad especial de Einstein. Esto representó un progreso científico muy importante pues la ecuación de Dirac predice para un electrón soluciones positivas y negativas. Inicialmente se pensó que esto era una mera curiosidad matemática sin embargo en 1932 el físico norteamericano Carl David Anderson descubrió los positrones (también llamados anti-electrones o electrones positivos) al fotografiar los trazos de rayos cósmicos en una cámara de niebla y pronto se descubrieron otras antipartículas. Estas antipartículas pueden crear antimateria, por ejemplo; un átomo de anti-hidrógeno está formado por un antiprotón y un antielectrón.

Estos átomos, compuestos por antipartículas, fueron observados en experimentos realizados en el centro europeo para la investigación nuclear (CERN) en 1990 y son antimateria. Una de las incógnitas más importantes de la ciencia es descubrir por qué el universo parece estar formado fundamentalmente por materia y no por antimateria.

Cuando una partícula encuentra a su antipartícula se aniquilan instantáneamente emitiendo radiación. Sin embargo la situación inversa también puede ocurrir. En este caso con intensos y energéticos rayos láser se pueden producir pares de partículas y antipartículas. Esto ocurre debido a que cuando un electrón oscila emite radiación, por tanto usando intensos rayos láser se puede lograr que los electrones se muevan casi tan rápido como la velocidad de la luz emitiendo en el proceso intensos pulsos de rayos-gama. Estos rayos gama son parecidos a los rayos X pero aún más energéticos y pueden producir pares de partículas y antipartículas, o electrones y positrones. Este proceso se puede hacer de modo más eficiente utilizando trampas ópticas para mantener a los electrones confinados en zonas muy pequeñas.

UNA DE LAS INCÓGNITAS MÁS IMPORTANTES

DE LA CIENCIA ES DESCUBRIR POR QUÉ EL UNIVERSO PARECE ESTAR FORMADO FUNDAMENTALMENTE POR MATERIA Y NO POR ANTIMATERIA