En busca de antimateria en el espacio

Una de las dudas fundamentales que se plantean los cosmólogos acerca de la estructura y composición del universo es si existe hoy todavía antimateria de origen cosmológico, es decir, antinúcleos de antiátomos que pudieron crearse en el inicio del cosmos. Para intentar averiguarlo se ha desarrollado un avanzado detector de antimateria denominado AMS que, instalado en la bodega del transbordador espacial Discovery, es capaz de registrar la presencia de antimateria en la radiación cósmica.

En la misión del Discovery, cuyo lanzamiento está previsto para primera hora de la madrugada de hoy y que incluye la última excursión de los astronautas de la NASA a la Mir, el AMS tomará datos durante cien horas más allá de la atmósfera terrestre.

El detector ha sido desarrollado por un centenar de científicos de diez países bajo el liderazgo del premio Nobel Samuel Ting, del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) y del Instituo de Tecnología de Massachusetts (MIT). «En los últimos 40 años se ha hecho una gran cantidad de trabajo para medir la luz, los rayos gamma, los rayos X, la radiación ultravioleta y la infrarroja en el espacio», ha comentado Ting. «Las partículas cargadas, que pueden ser o no núcleos de antimateria, nunca han sido exploradas en el espacio con equipos de este nivel de precisión».

Rayos cósmicos

La antimateria se crea en los laboratorios y se ha detectado como subproducto de los rayos cósmicos que invaden el espacio exterior, pero no se han observado nunca antinúcleos cósmicos. La aparente ausencia de antimateria (antihelio, anticarbono, etcétera) en el univero es uno de los grandes rompecabezas en física de partículas y cosmologia. El AMS podría aportar datos que diluciden si no hay efectivamente antimateria en el cosmos o si está segregada en determinados dominios del cosmos, en cuyo caso no se diferencia de la materia al ser observada con los medios utilizados hasta ahora.«Una fraccion de los rayos cósmicos procede de nuestra galaxia, la Vía Láctea, mientras otros llegan de otras galaxias, de mucho más lejos en el universo«, explica Álvaro de Rújula, físico teórico de la propuesta original del experimento AMS, realizada en 1994. «Este detector pretende medir la energía y estudiar la composición de los rayos cósmicos con mucha mayor precisión que la de anteriores experimentos, hechos con globos en lugar de hacerse en órbita alrededor de la Tierra», continúa este científicos español, director de la División de Teoría del CERN.

Los antielectrones y antiprotones que el AMS detecte podrían dar pistas sobre la misteriosa materia oscura del universo, que debe estar ahí pero que no se ha visto ni se sabe en qué consiste. Esas antipartículas, explica De Rújula, «podrían ser, en parte, el resultado de desintegraciones de esta materia oscura y aportarnos información sobre ella. Los antinúcleos atómicos, si AMS los detectase, serían aún más fascinantes, pues tendrían que proceder de antiestrellas en lejanas antigalaxias...».

¿Qué implicaciones cosmológicas tendría ésto? «Indicaría que el universo podría contener tanta materia como antimateria, lo cual sería en cierto sentido menos sesgado, más equilibrado y elegante que la alternativa generalmente aceptada: un universo unilateral con sólo materia», continúa De Rújula. «Por otra parte, para aceptar que el universo contenga antimateria en candidad, tendríamos que revolucionar nuestro entendimiento actual de cómo funciona. Este aspecto de AMS es un poco como la lotería, la probabilidad de un resultado favorable (el descubrimiento de antinúcleo cósmicos) nos parece pequeña, pero el resultado sería una revolución científica de primera línea».

Según las teorías, el Big Bang produjo casi la misma cantidad de materia y de antimateria, pero al menos un exceso de la primera a nuestro alrededor forma estrellas y galaxias. Tal vez en algun lugar del universo muy lejano de aquí puede haber galaxias de antimateria y los antinúcleos procedentes de ellas podrían llegar hasta aquí, aunque no atraversar limpiamente la atmósfera.

Ting apunta: «Nadie sabe qué es la materia oscura y si hay antimateria alrededor». Pero él tiene esperanza en detectar núcleos de antimateria (anticarbono o antihelio), lo que indicaría que existen lejanas antigalaxias porque, a diferencia de los positrones y antiprotones, esos antinúcleos son demasiado masivos para producirse en colisiones interestelares de materia con antimateria.

AMS es similar a los detectores utilizados en los experimentos de aceleradores de partículas, donde éstas, bajo la influencia de imanes, son identificadas por su trayectoria, su velocidad, su carga, su impulso y sus interacciones. La originalidad del artefacto que hoy va al espacio, instalado en la bodega del Discovery, estriba en el imán: mientras que los detectores normales han requerido hasta ahora costosos y complejos imanes superconductores , el AMS lleva un iman permanente, en principio tan vulgar como el de la puerta de una nevera, pero hecho de una aleación especial que le confiere un campo magnético muy intenso.