Vista aérea del CERN (Centre Europénne pour la Recherche Nucléaire). Señalado en la imagen el anillo de 27 kilómetros que conforma el LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo.
La imaginación es más importante que el conocimiento.
Albert Einstein
En el capítulo anterior, os dejaba con la esperanza vana de poder viajar a los confines del universo mediante el empleo de un sistema de propulsión basado en la antimateria. Una primera aproximación había sido el cohete de fotones de Sänger, pero la indecente costumbre que tienen los fotones de no poseer carga eléctrica le había impedido a este pobre hombre llevar a cabo un diseño exitoso. En todo caso, ésa no es la única dificultad a la que debería de enfrentarse si pretendiese realmente llegar a subir en su prototipo. No sólo se habría encontrado con el inconveniente de la canalización de los fotones. La cosa es aún bastante peor. Antes de dirigir los rayos gamma por el buen camino, esto es, hacia el exterior de la nave para que el momento lineal que se lleven consigo le sea transferido al cohete, nuestro ingeniero de diseño debería haber podido confinar las antipartículas (positrones, en este caso). Más aún, para mantener bien encerrada la antimateria es absolutamente imprescindible disponer de ella en la cantidad necesaria (recordad los cálculos estimativos del doctor Forward, que predecían decenas de kilogramos). Ahora bien, ¿cómo de cerca estamos de poder conseguir estos logros? ¿Disponemos en estos momentos de suficiente antimateria? ¿Somos capaces de confinarla y mantenerla alejada de la materia ordinaria para que no se peleen? Me dirijo ya, raudo y veloz cual felino intrépido, a responder éstas y otras cuestiones que a buen seguro os están atormentando y os han preocupado desde el inicio de este capítulo.
La primera sorpresa que se puede uno llevar cuando observa el universo que nos rodea es la aparente ausencia de antimateria. Todo lo que vemos y experimentamos está formado de materia vulgar, ordinaria, de la de andar por casa: electrones, protones y neutrones, básicamente. No resulta nada sencillo encontrar una antipartícula, a no ser que se tenga algo de suerte y se disponga del instrumental adecuado. Aunque pueda parecemos triste y desilusionante respecto a nuestros anhelos de viajar a las galaxias más lejanas, puede que eso no sea tan malo, ya que si la antimateria abundase seríamos testigos de continuas ráfagas de radiación gamma generadas por la aniquilación de las antipartículas con las partículas ordinarias. Es justamente la no presencia de estos destellos fotónicos lo que puede constituir una prueba más evidente de la ausencia de antimateria. ¿Por qué esto es así? ¿Cuál es la razón de que la materia triunfe sobre su «alter ego anti»? El modelo estándar presupone que el universo debe ser simétrico. Esto significa que, justo después del Big Bang, debieron crearse iguales cantidades de partículas que de antipartículas. Y si fue así, ¿por qué no se aniquilaron y el universo primigenio desapareció justo nada más comenzar su existencia? Evidentemente, algo debió de suceder para que estemos aquí y ahora haciéndonos semejante pregunta. ¿Qué fue lo que aconteció que hizo que la materia permaneciese y su opuesta compañera se desvaneciese en la nada?
Vista aérea del CERN (Centre Europénne pour la Recherche Nucléaire). Señalado en la imagen el anillo de 27 kilómetros que conforma el LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo.
A lo largo de la historia reciente de la física se han propuesto distintas soluciones a la cuestión anterior. En los años 60 del siglo xx, el físico ruso y premio Nobel de la paz Andrei Sakharov sugirió la posibilidad de que la materia y la antimateria presenten comportamientos ligeramente diferentes, es decir, que exista una cierta falta de simetría en su forma de actuar. Esta diferencia en el comportamiento, se podría poner en evidencia mediante lo que se denominó la violación CP (carga y paridad). Existían ciertas pruebas que parecían evidenciar que la carga-paridad no se conservaba en ciertas situaciones. La primera prueba de la violación CP se obtuvo en el año 1964, cuando se observó en unas partículas llamadas mesones k (kaones), las cuales se desintegraban dando lugar a dos mesones pi (piones). Más recientemente, se han encontrado nuevas evidencias de la violación de la simetría CP (véanse las referencias bibliográficas al final del libro). Sakharov creía que este esquivo fenómeno había tenido como consecuencia el hecho de que, tras el Big Bang, había tenido lugar la formación de una partícula de materia en exceso por cada mil millones de antipartículas (1.000.000.001 frente a 1.000.000.000). Esta ínfima diferencia habría dado lugar al universo que hoy observamos. Pero, como siempre ocurre en cuestiones de ciencia (y es muy bueno que así sea), existen opiniones contrarias. Por un lado, algunos cosmólogos creen que podrían existir galaxias enteras de antipartículas. Allá por el año 1956, el doctor Maurice Goldhaber, físico en el Brookhaven National Laboratory, sugirió que quizá la antimateria hubiese formado un universo aparte del nuestro. Proponía que, originalmente, existía una especie de partícula inestable gigantesca a la que llamaba «universon». En un cierto momento, al principio del tiempo, esta partícula se había dividido en un «cosmon», con carga eléctrica positiva, y un «anticosmon», eléctricamente negativo. La energía liberada en la separación había alejado mutuamente el cosmon del anticosmon a velocidades inimaginables. Mientras que el primero se convirtió en el universo que conocemos, el segundo puede no haber decaído aún ya que, afirmaba Goldhaber, el decaimiento espontáneo es un proceso estadístico. Si esto ocurriese, podría haber dado lugar a un antiuniverso. De esta forma, un antinucleón que fuese lanzado con suficiente velocidad podría alcanzar nuestro Cosmos, aniquilarse con algún otro nucleón y haber dado lugar a una distribución no esférica de materia en nuestro universo. Por otro lado, muchos astrofísicos no están de acuerdo con estas ideas. El argumento esgrimido se basa en que el espacio exterior no está vacío y, en consecuencia, las hipotéticas galaxias de antimateria deberían, de cuando en cuando, sufrir colisiones con nubes de gas y polvo interestelares provocando tremendos chorros de rayos gamma muy energéticos y que, en teoría, deberíamos ser capaces de detectar en la Tierra. Finalmente, existen otros partidarios de una hipótesis intermedia entre las dos anteriores. Algunos científicos piensan que la antimateria existe, pero nuestras técnicas no están suficientemente avanzadas como para detectarla.
En el centro de nuestra galaxia parece haber antimateria, la cual provocaría una gran nube de rayos gamma al colisionar con la materia normal.
A la vista de todo lo expuesto en los párrafos anteriores, la única conclusión práctica que podemos extraer es que, si verdaderamente pretendemos utilizar la antimateria como combustible para una nave interestelar, tenemos dos opciones: la primera de ellas consiste en dirigirnos (¿a bordo de qué y con qué combustible?) hacia el centro de nuestra propia galaxia, donde parece haber una fuente abundante de la misma o capturarla, de alguna manera, a partir de las llamaradas solares (la NASA informó que, en el año 2002, una de estas llamaradas había producido alrededor de medio kilogramo de antipartículas); la segunda posibilidad no es otra que producirla nosotros mismos. Actualmente, esto sólo es posible en las grandes instalaciones dedicadas a la investigación de partículas, como el CERN (Centre Européenne pour la Recherche Nucléaire), en Suiza, o el Fermilab, en Estados Unidos. En estos centros se hace uso de las antipartículas con el fin de estudiar y escudriñar el interior más íntimo de nuestro universo. Haciendo incidir partículas tales como los protones a altísimas velocidades contra un blanco, que suele ser un metal, se pueden producir antiprotones en una proporción de uno de estos últimos por cada millón de los primeros. Una vez obtenida, la antimateria se confina con ayuda de las denominadas trampas de Penning, las cuales consisten en una serie de campos eléctricos y magnéticos combinados que mantienen separada la antimateria de las paredes del contenedor en el que se encuentra.
Y, así, de esta manera, poco a poco, he ido delimitando el problema al que nos debemos enfrentar para construir una Enterprise medio decente. Parece ya claro que la única opción viable es coger el manual de «Hágalo usted mismo» y poner manos a la obra.