Antimatèria? Més a prop teu que no t’imagines: els fluxos d’antiprotons en la magnetosfera terrestre

En sentit estricte, l’antimatèria no és més que una forma de matèria. La matèria bariònica corrent és conformada per protons, neutrons i electrons. L’antimatèria seria la conformada per antiprotons, antineutrons i antielectrons. L’àtom més senzill de tots és l’ió hidrogen (H+), constituït per un protó. Així doncs, l’antiàtom més senzill seria el constituït per un antiprotó. Els antiprotons tenen càrrega negativa (-1). La càrrega de l’antiprotó resulta de la combinació de les càrregues dels tres quarks que els conformen (dos antiquarks ‘up’ i dos antiquarks ‘down’). La generació d’antiprotons en els col·lisionadors de partícules requereix energies equivalents a una temperatura de 1013 K. I la vida mitjana d’un antiprotó en un univers curull de protons no dura gaire: en topar amb un protó, el parell protó-antiprotó queda anihilat. Vist això, cal dir que s’ha postulat la generació natural d’antiprotons en l’univers contemporani arran de les interaccions, per exemple, de raigs còsmics amb atmosferes planetàries. En The Astrophysical Journal Letters, un article col•lectiu examina la descoberta d’antiprotons procedents de col·lisions de raigs còsmics i atrapats en la magnetosfera de la Terra.

La font més abundant d’antiprotons d’origen natural

Els models teòrics prediuen la formació d’antiprotons com a conseqüències de les interaccions nuclears entre els raigs còsmics d’alta energia i les partícules de les capes altes de l’atmosfera. Com que la Terra genera al seu voltant un potent camp magnètic (com és el cas de Mercuri, però no pas el de Venus, Mart o la Lluna), part dels antiprotons s’hi acumulen. La destrucció d’antiprotons per anihilament mutu amb protons atmosfèrics, és compensada per la generació de nous antiprotons.

La major dels antiprotons de la magnetosfera terrestre serien el resultat de la desintegració d’antineutrons. Els antiprotons, si no hi hagués protons pel mig, tindrien una vida mitjana comparable a la dels protons, és a dir que serien considerades partícules estables. En canvi, els antineutrons i els neutrons no són partícules estables quan es troben dissociades d’(anti)àtoms. La vida mitjana d’un neutró lliure és inferior a un quart d’hora. O, dit d’una altra manera, la probabilitat que un neutró lliure s’hagi convertir en un protó lliure (amb alliberament d’un electró i d’un neutrí electrònic) en qüestió de 886 segons és del 50%. Similarment, l’antineutró es converteix en antiprotó, amb alliberament d’un positró i d’un antineutrí electrònic.

Fet i fet, la majoria dels protons que trobem atrapats en la magnetosfera terrestre originats per col·lisions superiors a les desenes de MeV (10-12 J) són producte de la conversió de neutrons lliures.

La missió PAMELA

El juny del 2006 es posava en òrbita PAMELA. L’òrbita d’aquest satèl·lit segueix un apogeu de 350 km damunt de la superfície planetària, i un perigeu de 610 km. L’objectiu de PAMELA és l’estudi de la magnetosfera terrestre. Com que el dipol magnètic i el centre planetari no es troben perfectament arrenglerats, la magnetosfera mostra allò que s’anomena l’Anomalia Sud-atlàntica. Efectivament, el cinyell interior de radiació de Van Allen assoleix una distància mínima respecte de la superfície de la Terra just damunt de Sud-amèrica i de l’Oceà Atlàntic Austral. Degut a la seva òrbita, PAMELA podia estudiar especialment aquesta regió més accessible de la magnetosfera.

L’estudi sobre partícules d’energia cinètica situada entre 60 i 750 MeV ha evidenciat l’existència d’antiprotons atrapats. La quantitat d’antiprotons és notable. És milers de vegades superior a la quantitat d’antiprotons presents en la radiació còsmica, i desenes de milers de vegades superior al flux d’antiprotons que apareixen fora dels cinyells de radiació. La magnetosfera, doncs, esdevé un lloc on la taxa d’anihilació dels antiprotons disminueix, amb la consegüent acumulació.

Encara que molts ja es freguen les mans davant d’aquesta quantitat d’antimatèria, el seu aprofitament, amb la tecnologia actual, queda ben lluny d’ésser rendible… De moment.



Aquesta entrada ha esta publicada en 1. L'Univers. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *