Antiprotón para niños
Datos para niños Antiprotón |
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 Estructura de quarks de un antiprotón.
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| Clasificación | Antibarión | |
| Composición | 2 antiquark arriba, 1 antiquark abajo | |
| Familia | Fermión | |
| Grupo | Hadrón | |
| Interacción | Gravedad, Débil, Nuclear fuerte o Electromagnética | |
| Antipartícula | Protón | |
| Teorizada | Paul Dirac | |
| Descubierta | Emilio Segrè & Owen Chamberlain (1955) | |
| Masa | 1,672 621 637(83)×10−27 kg 938,272 013(23) MeV/c2 |
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| Carga eléctrica | -1,602 176 487 × 10–19 C | |
| Espín | 1⁄2 | |
| Número bariónico | -1 | |
| Isospín | -1⁄2 | |
El antiprotón (símbolo p) es la antipartícula del protón. Imagina que es como el "gemelo opuesto" de un protón. Los antiprotones son estables, pero suelen durar muy poco tiempo. Esto se debe a que si un antiprotón choca con un protón, ambas partículas se destruyen en un estallido de energía.
La idea de una partícula como el protón, pero con carga eléctrica negativa, fue propuesta por Paul Dirac en 1933. Él había publicado una ecuación en 1928 que sugería la existencia de partículas con propiedades opuestas. Gracias a esto, también predijo la existencia del positrón, que es la antipartícula del electrón.
La existencia del antiprotón se confirmó en 1955. Los científicos Emilio Segre y Owen Chamberlain, de la Universidad de Berkeley, California, lo lograron. Por este descubrimiento, recibieron el Premio Nobel de Física en 1959.
Un antiprotón está formado por dos antiquarks "arriba" y un antiquark "abajo" (u u d ). Las características del antiprotón son muy parecidas a las del protón. La principal diferencia es que el antiprotón tiene una carga eléctrica y un momento magnético opuestos. Los científicos aún investigan por qué hay más materia que antimateria en nuestro universo.
Contenido
¿Dónde encontramos antiprotones en la naturaleza?
Los antiprotones se han encontrado en los rayos cósmicos desde hace más de 25 años. Primero se detectaron con experimentos en globos y luego con detectores en satélites. Se cree que se forman cuando los protones de los rayos cósmicos chocan con los núcleos de los átomos en el espacio. Esto ocurre mediante una reacción como esta:
p + A → p + p + p + A
Después de formarse, estos antiprotones viajan por la galaxia. Los campos magnéticos de la galaxia los mantienen en movimiento. Su energía cambia al chocar con otros átomos en el espacio. También pueden salir de la galaxia poco a poco.
Hoy en día, se mide con precisión la energía de los antiprotones en los rayos cósmicos. Esto ayuda a entender cómo se producen. También permite establecer límites sobre cuántos antiprotones podrían formarse de otras maneras. Por ejemplo, por la aniquilación de partículas de materia oscura o por la evaporación de agujeros negros muy antiguos. Esto también nos da una idea de cuánto tiempo pueden durar los antiprotones, que es de aproximadamente 1 a 10 millones de años. Si duraran menos, su presencia en los rayos cósmicos sería diferente. Esto es mucho más preciso que las mediciones de laboratorio:
- LEAR en el CERN: 0,08 años
- Trampa Penning de Antihidrógreno de Gabrielse: 0,28 años
- APEX en el Fermilab: 50 000 años para p → μ−
+ cualquier partícula - APEX en el Fermilab: 300 000 años para p → e−
+ γ
Las propiedades del antiprotón, como su masa y su tiempo de vida, deberían ser exactamente iguales a las del protón. Sin embargo, su carga eléctrica y su momento magnético deben ser opuestos. Esto se basa en una regla fundamental de la física llamada simetría CPT. Hasta ahora, no se ha encontrado ninguna excepción a esta regla.
Experimentos recientes para detectar antiprotones
Aquí tienes algunos de los experimentos más recientes que han detectado antiprotones en los rayos cósmicos:
- BESS: Experimentos con globos lanzados en 1993, 1995, 1997, 2000, 2002, 2004 y 2007.
- CAPRICE: Experimentos con globos lanzados en 1994 y 1998.
- HEAT: Experimento con globo lanzado en 2000.
- AMS: Un experimento en el espacio. Su prototipo voló en un transbordador en 1998. El experimento completo se lanzó a la Estación Espacial Internacional en mayo de 2011.
- PAMELA: Un experimento en un satélite para detectar rayos cósmicos y antimateria. Se lanzó en junio de 2006. Recientemente, reportaron la detección de 28 antiprotones en la Anomalía del Atlántico Sur.
Usos y estudios modernos de los antiprotones
Los antiprotones se producen regularmente en el Fermilab. Se usan en experimentos con el colisionador Tevatron, donde chocan con protones. Usar antiprotones permite que las colisiones entre quarks y antiquarks tengan más energía. Esto es porque los quarks de valencia del protón y los antiquarks de valencia del antiprotón suelen llevarse la mayor parte del impulso.
Para producir antiprotones se necesita una energía muy alta, como la de una temperatura de 10 billones de K (1013 K). Esto no ocurre de forma natural. Sin embargo, en el CERN, los protones se aceleran en un sincrotrón a una energía de 26 GeV. Luego, se hacen chocar contra una barra de iridio. Los protones rebotan en los núcleos de iridio con suficiente energía para crear materia. Se forman muchas partículas y antipartículas. Los antiprotones se separan usando imanes en un vacío.
En julio de 2011, el experimento ASACUSA en el CERN midió que un antiprotón es 1,836.1536736(23) veces más pesado que un electrón. Esta masa es la misma que la de un protón, dentro de la precisión del experimento.
Se ha visto en experimentos de laboratorio que los antiprotones podrían usarse para tratar algunos tipos de cáncer. Esto sería similar a cómo se usa la terapia de iones (protones) hoy en día.
Véase también
En inglés: Antiproton Facts for Kids
- Antimateria
- Antineutrón
- Positrón
- Antihidrógeno
- Helio antiprotónico
- Lista de partículas
