¿Cómo se almacena la antimateria, una vez hecha?

¡Buena pregunta! Paul Dirac propuso que cada materia debería tener una antimateria como contraparte en 1931. Poco después del Big Bang, la mayoría de la antimateria desapareció, dejando atrás la pequeña porción de materia que constituye el universo en el que vivimos hoy. Lo que sucedió para alejar la balanza de la antimateria es uno de los mejores acertijos de la física. El almacenamiento de la antimateria es muy difícil. Cualquier contacto entre una partícula y su antipartícula conduce a su aniquilación inmediata: su masa se convierte en energía pura. Para contener antipartículas, por lo tanto, debe aislarlas de todas las partículas.

Antipartículas cargadas eléctricamente

Las trampas antimateria portátiles, como se ve en la película, no son factibles en la realidad .

Es posible contener partículas de antimateria cargadas eléctricamente, como los antiprotones, mediante el uso de trampas electromagnéticas que confinan las partículas dentro de un campo magnético para que no se aniquilen con otras partículas. Estas trampas permiten contener hasta aproximadamente 10 ^ 12 antipartículas de la misma carga.

Sin embargo, las partículas de la misma carga se repelen entre sí, por lo que cuantas más partículas contenga una trampa, más energía se necesita para alimentar el campo magnético que las contiene. Actualmente no es posible almacenar una cantidad significativa de antiprotones.

Antipartículas eléctricamente neutras

Para antipartículas o antátomos eléctricamente neutros, la situación es aún más difícil. Es imposible usar campos eléctricos o magnéticos constantes para contener antimateria neutral, porque estos campos no tienen ningún efecto sobre las partículas. Los científicos están trabajando en ideas para usar ‘botellas magnéticas’ (con campos magnéticos no homogéneos que actúan en el momento magnético), o ‘trampas ópticas’ (usando láseres), pero esto todavía está en desarrollo.

Extra –

Atrapando antimateria en el CERN

En junio de 2011, ALPHA informó que había logrado atrapar átomos de antimateria durante más de 16 minutos. En la escala de vidas atómicas, este fue un tiempo muy largo, lo suficiente como para comenzar a estudiar sus propiedades en detalle. Mediante comparaciones precisas de hidrógeno y antihidrógeno, varios grupos experimentales esperan estudiar las propiedades del antihidrógeno y ver si tiene las mismas líneas espectrales que el hidrógeno. Un grupo, AEGIS, incluso intentará medir g, la constante de aceleración gravitacional, tal como la experimentan los átomos de antihidrógeno.

Cuanto más tiempo puedan atrapar estos experimentos con antihidrogren, con mayor precisión podrán medirlo, y el físico estará más cerca de desmitificar la antimateria.

A través de un campo magnético / electromagnético.

Este es el caso de la antimateria cargada de todos modos, como positrones, antiprotones o antihidrógeno. Con campos cuidadosamente calculados, la antimateria puede controlarse para que no pueda aniquilarse con ninguna materia normal, ya que también está contenida en el vacío.

Aquí es donde se hace en el CERN.

Y este es el experimento ALFA que funciona en la contención de antimateria.

se hace en cern y el antihidrógeno se mantiene durante 15 minutos

ver experimento

  • 2010: El aislamiento de 38 átomos de antihidrógeno;
  • 2011: mantenimiento de antihidrógeno por más de 15 minutos

Para la antimateria con carga, una solución efectiva es contenerla en una botella electromagnética . Esto se puede lograr utilizando las tecnologías actuales. Las reacciones de fusión en caliente también se realizan en botellas magnéticas toroidales [1] ya que no hay material que pueda sobrevivir a temperaturas que son de un orden de magnitud menor.

Otro enfoque para una muestra lo suficientemente grande y para una civilización suficientemente avanzada podría ser el confinamiento gravitacional .

Notas al pie

[1] Fusión de confinamiento magnético

La antimateria estable y cargada (positrones y antiprotones) generalmente queda atrapada en una trampa Penning. Los átomos de antimateria neutros (Antihidrógeno) requieren más esfuerzo. Ver experimento ALFA. Dudo que haya una forma práctica de contener antineutrones, y en cualquier caso presumiblemente se descompondrán espontáneamente en antiprotones, positrones y neutrinos electrónicos en poco tiempo.

La antimateria solo se puede almacenar en vacío, ya que rápidamente se aniquilaría con cualquier tipo de materia; incluso aire

Esto es lo que encontré en el sitio web del CERN sobre el almacenamiento de átomos anti-hidrógeno recién creados:

Cuando la energía es lo suficientemente baja, los físicos de ALPHA usan el potencial eléctrico para empujar a los antiprotones hacia una nube de positrones suspendidos dentro del vacío. Los dos tipos de antipartículas cargadas se combinan en átomos anti-hidrógeno de baja energía. Como los átomos anti hidrógeno no tienen carga eléctrica, el campo eléctrico ya no puede mantenerlos en su lugar. Entonces, en cambio, dos imanes superconductores generan un fuerte campo magnético que aprovecha las propiedades magnéticas del anti-hidrógeno. Si los átomos anti-hidrógeno tienen una energía lo suficientemente baja, pueden permanecer en esta “botella” magnética durante mucho tiempo.

Puede ser teóricamente posible, si las partículas de antimateria (antiprotones) están cargadas electrónicamente, y se establecen trampas electromagnéticas que contienen partículas dentro de un campo magnético, para que no destruyan otras partículas. Creo que el Dr. Sheldon Cooper respondió esto en un episodio de Big Bang.