PROFESORADO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA EN QUÍMICA.

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Más tarde, el Físico austríaco Erwin Schrödinger (Premio Nobel 1933) estableció la matemática de la mecánica cuántica. La famosa ecuación de Schrödinger unifica las partículas del mundo subatómico con las probabilidades de Born. Con todo lo anterior y una enorme lista de experimentos que apoyaban la validez de la teoría, la física cuántica estaba completa y la imagen del Congreso de Solvay de 1927, que fue una conferencia donde se reunían los Físicos más destacados de la época, se convirtió en un ícono del desarrollo y establecimiento de esta nueva visión de la naturaleza.

Pero pese a que la ecuación de Schrödinger funcionaba de manera impresionante y gracias a ella se realizaron muchos experimentos, ésta ecuación presentaba un pequeño problema: era incompatible con la relatividad especial de Einstein.

La ecuación de Schrödinger no podía describir partículas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz. La solución a este problema fue presentada en 1928 por un joven y distraído genio llamado Paul Dirac. La ecuación postulada por el mismo, es una belleza matemática que todo físico admira con gran pasión.

A velocidades pequeñas se reduce a la ecuación de Schrödinger de la misma manera que la física de Einstein se reduce a la física de Newton. Dirac usó su ecuación para describir un electrón relativista y se encontró con una gran sorpresa: la ecuación predice la existencia de un segundo electrón pero con carga eléctrica opuesta, pero esta partícula no fue observada experimentalmente en ese tiempo.

Tan solo cuatro años después, el Físico Estadounidense Carl Anderson, utilizando energéticos rayos cósmicos, descubrió la partícula que había predicho la ecuación de Dirac, un electrón con su particular masa, pero con una carga eléctrica positiva, a la que llamo Positrón. Este descubrimiento que le dio a Anderson el Premio Nobel en 1936 no sólo validó la ecuación de Dirac, sino que además constituyó la evidencia experimental de la existencia de antipartículas.

Ya en el año 1955 los físicos Emilio Segrè y Owen Chamberlain descubrieron el antiprotón y más adelante, en 1956, el Físico Bruce Cork el antineutrón. Todas estas antipartículas eran iguales a las partículas ordinarias en cuanto a su masa, pero no a su carga eléctrica, y con una misteriosa propiedad, las partículas en contacto con las antipartículas se aniquilaban dando lugar a la energía.

El mismo Dirac exclamó que “la ecuación resultó ser más inteligente que su autor”. Hoy en día, se tiene las pruebas experimentales de que cada partícula fundamental tiene una antipartícula.

ANTIMATERIA

Como se mencionó anteriormente, el Físico Paul Dirac, había desarrollado una fórmula que era capaz de predecir con exactitud, la existencia de una antipartícula, que más adelante Anderson, llevaría a la práctica esa famosa ecuación y descubriría que Dirac estaba en lo correcto, al revelar la existencia del antielectrón o positrón.

Con las contribuciones de Dirac, Anderson, Emilio Segrè y Owen Chamberlain, se introduce el concepto de antimateria.

En la Física de partículas, la antimateria es una extensión del concepto de antipartícula a la materia, es decir, hace referencia a una materia compuesta por anti átomos. Esto nos dice que si los átomos están compuestos por electrones, protones y neutrones; los anti átomos están compuestos por antielectrones o positrones, antiprotones y el inexplicable antineutrón, que es algo misterioso, ya que el neutrón al no tener ninguna carga (neutro), se especula que está compuesto por antiquarks.

Las partículas y las antipartículas son iguales, pero tienen cargas eléctricas opuestas. Esta peculiaridad, aunque pueda parecer pequeña, es fundamental, ya que el contacto entre materia y antimateria ocasiona su aniquilación mutua, esto no significa su destrucción, sino una transformación que da lugar a fotones de alta energía, que producen rayos gamma, y otros pares partícula-antipartícula. Esto nos lleva a una de las preguntas más comunes que se realizan los Físicos y personas conocedoras del fenómeno. Si en el momento del Big Bang se creó tanta cantidad de materia como de antimateria, ¿cómo es posible que la materia que hoy en día nos rodea no se aniquiló totalmente?, y si hubiese una explicación para eso, ¿dónde se fue toda esa antimateria?

Lo más aceptado hasta el momento es que en el origen del universo existían materia y antimateria en iguales proporciones. Sin embargo, el universo que observamos aparentemente está compuesto por partículas y no por antipartículas. Hasta el día de hoy se desconoce los motivos por los que no se han encontrado grandes estructuras de antimateria en el universo exterior. Los científicos especializados en este prodigio afirman que el motivo por el cual la antimateria no supero a la materia, se denomina Bariogénesis, y nos brinda tres posibilidades:

a) Pequeño exceso de materia tras el Big Bang: Especula con que la materia que forma actualmente el universo podría ser el resultado de una ligera asimetría en las proporciones iniciales de ambas. Se ha calculado que la diferencia inicial entre materia y antimateria debió ser tan insignificante como de una partícula más de materia por cada diez mil millones de parejas partícula-antipartícula.

b) Asimetría CP: En 1967, Andréi Sájarov postuló por primera vez que las partículas y las antipartículas no tenían propiedades exactamente iguales o simétricas; una discusión denominada la Violación CP, que consiste en violar la simetría CP, la cual se basa en la composición de la simetría C y la simetría P. La simetría C o “simetría de carga” afirma que las leyes de la Física serían las mismas si se pudiesen intercambiar las partículas con carga positiva con las de carga negativa. La simetría P o “simetría de paridad” dice que las leyes de la física permanecerían inalteradas bajo inversiones especulares, es decir, el universo se comportaría igual que su imagen en un espejo. La simetría CP es el producto de ambas. Un reciente experimento en el acelerador KEK de Japón sugiere que esto quizás sea cierto, y que por tanto no es necesario un exceso de materia en el Big Bang: simplemente las leyes físicas que rigen el universo favorecen la supervivencia de la materia frente a la antimateria.

c) Existencia de galaxias de antimateria ligada por antigravedad: Muy pocos científicos confían en esta posibilidad, pero todavía no ha podido ser completamente descartada. Esta tercera opción plantea la hipótesis de que pueda haber regiones del universo