Antipartícula para niños
En la física de partículas, una antipartícula es como la "gemela" de una partícula normal. Tiene la misma masa que su partícula, pero sus cargas físicas son opuestas. Por ejemplo, si una partícula tiene carga eléctrica positiva, su antipartícula tendrá carga negativa.
Algunas partículas, como el fotón (la partícula de la luz), no tienen carga. En esos casos, la partícula es idéntica a su propia antipartícula. Sin embargo, no todas las partículas sin carga son iguales a su antipartícula. Por ejemplo, el neutrón no tiene carga eléctrica, pero su antipartícula, el antineutrón, es diferente.
Cuando una partícula y su antipartícula se encuentran en las condiciones adecuadas, pueden aniquilarse mutuamente. Esto significa que desaparecen y su masa se convierte en energía o en otras partículas. Este proceso se usa en aceleradores de partículas para estudiar cómo funciona el universo. También ocurre de forma natural, por ejemplo, cuando los rayos cósmicos chocan con la atmósfera de la Tierra.
La palabra antimateria se usa para referirse a estas antipartículas y a cualquier cosa que se forme con ellas, como el antihidrógeno, que es un átomo de antimateria.
Las leyes de la naturaleza son casi simétricas para las partículas y antipartículas. Por ejemplo, un antiprotón y un positrón pueden formar un antihidrógeno, que se cree que tiene las mismas propiedades que un átomo de hidrógeno. Esto nos hace preguntarnos por qué el universo está hecho casi completamente de materia y no de una mezcla de materia y antimateria. Los científicos han descubierto que hay una pequeña asimetría en cómo se comportan las partículas y antipartículas, lo que podría ayudar a explicar por qué hay más materia.
Como la carga se conserva (no se crea ni se destruye), no se puede crear una antipartícula sin que otra partícula de la misma carga desaparezca, o sin crear al mismo tiempo una partícula y su antipartícula. Esto último es lo que ocurre en los aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
Contenido
¿Cómo se descubrieron las antipartículas?
La predicción de Dirac
En 1928, el físico Paul Dirac desarrolló una ecuación para describir el comportamiento de los electrones. Sus cálculos mostraron que, además de los electrones normales, debía existir otra partícula con la misma masa pero con carga eléctrica opuesta. Al principio, Dirac pensó que esta partícula podría ser el protón, pero luego se dio cuenta de que debía ser una partícula nueva con la misma masa que el electrón. A esta nueva partícula se le llamó positrón.
El descubrimiento del positrón
Poco después de la predicción de Dirac, en 1932, Carl David Anderson encontró pruebas de la existencia del positrón. Mientras estudiaba los rayos cósmicos (partículas de alta energía que llegan a la Tierra desde el espacio) con una cámara de niebla, observó trayectorias de partículas que se curvaban de una manera que solo podía explicarse si tenían la misma masa que un electrón, pero con carga positiva. Así se confirmó la existencia del positrón.
Otros descubrimientos
Más tarde, en 1955, los científicos Emilio Gino Segrè y Owen Chamberlain descubrieron el antiprotón y el antineutrón en la Universidad de California. Desde entonces, se han creado las antipartículas de muchas otras partículas subatómicas en experimentos con aceleradores de partículas. En los últimos años, incluso se han logrado crear átomos completos de antimateria, como el antihidrógeno, y mantenerlos atrapados por un tiempo.
¿Qué pasa cuando se encuentran?
Cuando una partícula y su antipartícula se encuentran en las condiciones adecuadas, se aniquilan mutuamente. Esto significa que desaparecen y su masa se convierte en energía, generalmente en forma de fotones (partículas de luz).
Un ejemplo común es la aniquilación de un electrón y un positrón (la antipartícula del electrón). Cuando se encuentran, se transforman en dos fotones de alta energía:
e+ + e- → γ + γ
(donde e+ es el positrón, e- es el electrón y γ es un fotón).
Este proceso es muy importante en la física de partículas y nos ayuda a entender cómo la energía y la materia se transforman.
Propiedades de las antipartículas
Las antipartículas tienen propiedades muy específicas en relación con sus partículas correspondientes:
- Tienen la misma masa.
- Tienen el mismo espín (una propiedad cuántica que se puede imaginar como un giro).
- Tienen cargas eléctricas opuestas. Por ejemplo, el electrón tiene carga negativa y el positrón tiene carga positiva.
Véase también
En inglés: Antiparticle Facts for Kids
- Antimateria
- Teoría cuántica de campos
- Anexo:Tabla de partículas
- Interacción gravitacional de la antimateria
- Paridad, Conjugación de carga and Simetría temporal
- Asimetría de bariones
- Paul Dirac
