El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, lo puedes escuchar siguiendo este enlace. Como siempre una transcripción y algunos enlaces para profundizar.

En la novela «Ángeles y Demonios» de Dan Brown se fabrica una bomba de antimateria producida en el LHC del CERN y se utiliza como arma terrorista contra el Vaticano. Lo primero, ¿qué es la antimatera? La materia  está formada por átomos, que están formados por protones, neutrones y electrones. La física cuántica relativista predice que para cada partícula debe existir una antipartícula, idéntica a ella pero con carga eléctrica opuesta. El positrón, la antipartícula del electrón, fue observado en los rayos cósmicos en 1933; el positrón es idéntico a un electrón pero con carga positiva en lugar de negativa. En los hospitales, se utilizan fuentes de positrones en los escáner tipo PET (la tomografía por emisión de positrones). El antiprotón y el antineutrón, las antipartículas del protón y del neutrón, fueron producidos en 1955 y 1956, respectivamente, mediante colisionadores de partículas. La antimateria es la materia formada por antiátomos, formados por antiprotones, antineutrones y positrones. En laboratorios se ha logrado fabricar antihidrógeno y anihelio, pero ningún antiátomo más pesado. No observamos antimateria a nuestro alrededor porque cuando una partícula y una antipartícula se encuentran se aniquilan mutuamente, generando energía.

El artículo técnico es N. Kuroda et al. (ASCUSA), «A source of antihydrogen for in-flight hyperfine spectroscopy,» Nature Communications 5: 3089, 21 Jan 2014; también recomiendo leer The ALPHA Collaboration, «Description and first application of a new technique to measure the gravitational mass of antihydrogen,» Nature Communications 4: 1785, 30 Apr 2013.

En español recomiendo leer CPAN, «Un experimento del CERN produce el primer haz de antihidrógeno,» Agencia SINC, 22 Ene 2014 (Noticia en web CPAN); Nuño Domínguez, «La humanidad lanza su primer rayo de antiátomos,» Materia, 22 Ene 2014; y Enrique Borja, «Ni la primera vez, ni la última. La noticia del antihidrógeno en el CERN,» Cuentos Cuánticos, 23 Ene 2014.

Sobre antimateria tamibén puedes leer en este blog: «La verdadera ciencia de la película “Ángeles y Demonios”,» LCMF, 11 May 2009; «Dan Brown, “Ángeles y Demonios,” y las trampas de antimateria en el CERN,» LCMF, 03 Dic 2010; «Observados por primera vez 18 núcleos de antihelio-4 en colisiones entre iones de oro,» LCMF, 27 Abr 2011; «La antigravedad, la antimateria y el experimento AEgIS del CERN,» LCMF, 12 Sep 2011; «Los antiprotones de ATRAP (CERN) y la simetría CPT,» LCMF, 30 Mar 2013.

Si el encuentro de materia y antimateria produce energía, ¿se puede fabricar una bomba de antimateria? La aniquilación de un miligramo de hidrógeno con un miligramo de antihidrógeno, el antiátomo del hidrógeno formado por un positrón y un antiprotón, en lugar de un electrón y un protón, produciría el equivalente a 43 toneladas métricas de TNT. Pero fabricar un miligramo de antihidrógeno requiere muchísima más energía. La antimateria es la sustancia más cara del mundo. Fabricar una bomba de antimateria como la de la novela de Dan Brown, que utiliza unos miligramos de antimateria, no es imposible, pero para fabricar esa cantidad de antimateria en el CERN  serían necesarios millones de años con la tecnología actual. Lo más complicado con la antimateria es almacenarla durante mucho tiempo sin que se aniquile con la materia de las paredes del recipiente. Así que manipular una bomba de antimateria sería muy peligroso para quien la fabrique.

¿Cómo se fabrica la antimateria en el CERN y en otros laboratorios similares? La receta para fabricar antihidrógeno (el antiátomo más barato de fabricar) es sencilla. Se producen antiprotones acelerando protones (hidrógeno ionizado) hasta una energía muy alta y haciendo que choquen contra un blanco (por ejemplo de níquel) produciendo una lluvia de partículas de todo tipo; mediante unos filtros magnéticos se deja pasar sólo a los antiprotones hasta una trampa de confinamiento. El mismo proceso se usa para producir positrones, aunque es mucho más barato, porque se requiere menos energía al ser su masa casi 2000 veces más pequeña que la del antiprotón. Estos antiprotones y positrones son «calientes» (tienen mucha energía) se enfrían en trampas magnéticas a décimas de Kelvin sobre el cero absoluto de temperaturas. Utilizando trampas de confinamiento con intensos campos magnéticos se pueden mezclar los antiprotones y los positrones dando lugar a la formación espontánea de antihidrógenos. Esta semana ha sido noticia que un experimento en el CERN ha logrado lanzar un rayo de antiátomos que ha recorrido una distancia de casi 3 metros fuera de la trampa magnética.

Un rayo de antimateria parece algo de películas de ciencia ficción, ¿para qué quieren los físicos producir un rayo de antiátomos en el CERN? Realizar ciertos experimentos con antiátomos atrapados en una trampa magnética es muy difícil porque hay que usar campos magnéticos muy intensos que degradan las propiedades de los antiátomos. Lo ideal es estudiar los antihidrógenos fuera de la trampa magnética y por ello hay que producir un haz de antiátomos. Por primera vez se ha logrado que un haz de antiátomos formado por 80 antihidrógenos recorra una distancia de 2,7 metros fuera de la trampa magnética. Un gran éxito para el experimento del CERN llamado ASACUSA (siglas en inglés de «Espectroscopia Atómica y Colisiones Usando Antiprotones Lentos» o Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons). El objetivo de ASCUSA es medir el próximo verano con espectroscopia de alta resolución la estructura hiperfina del antihidrógeno y compararla con la del hidrógeno, que se conoce con 9 dígitos de precisión. La teoría predice que los espectros del hidrógeno y del antihidrógeno deben ser idénticos, pero los físicos queremos comprobarlo, pues cualquier pequeñísima desviación abriría una ventana hacia el descubrimiento de «nueva física» asociada a la antimateria.