17/01/2011 - Antimateria: la asimetría que dio origen al Universo

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A finales de los años veinte el físico Paul Dirac obtuvo su famosa ecuación, que satisfacía conjuntamente los criterios de la mecánica cuántica y la relatividad especial para partículas de espín ½, como los electrones. Sin embargo, las soluciones contenían estados de energía negativa, a los que un electrón podría decaer radiando energía. Al haber infinitos estados cuánticos de energía negativa, estas soluciones indicaban que sería posible que un electrón radiase una cantidad infinita de energía, lo cual es físicamente imposible.

Para explicar esta incongruencia, Dirac propuso la existencia de un mar de electrones de energía negativa ocupando todos esos estados, por lo que, debido al principio de exclusión de Pauli, ningún otro electrón podía decaer a ellos. Estos electrones de energía negativa podrían, sin embargo, ganar energía positiva y salir de este mar, dejando un hueco que se comportaría exactamente igual que un electrón normal, pero con carga eléctrica positiva: un positrón. Fue la primera vez que el mundo supo de la existencia, teórica, de la antimateria.

¿Qué es la antimateria?

Poco después sería detectado empíricamente el positrón, y le siguieron muchas otras antipartículas. Hoy sabemos, más allá de toda duda, que a cada partícula de materia le corresponde una equivalente de antimateria, con la misma masa, pero carga eléctrica opuesta. Las partículas neutras, como el neutrón, también tienen su antipartícula, compuesta por antiquarks de carga opuesta.

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