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Artículos y opiniones


Antimateria:

la energía del futuro


Desde hace algunos años se vienen sucediendo importantes avances en el desarrollo de tecnología ideada para crear y controlar antimateria. La idea de usar esta última como fuente de energía es cada vez más factible.

Que es la antimateria

La antimateria es un duplicado opuesto de la materia, como lo es la imagen reflejada en un espejo con respecto a la original, por poner un ejemplo. En términos sencillos, los antiátomos se diferencian de los átomos en que las cargas de sus antipartículas están invertidas con respecto a las partículas de
estos últimos. Así por ejemplo, el antielectrón tiene carga positiva y el antiprotón negativa. En nuestro universo no parece haber antimateria de manera estable, al menos en cantidades significativas. Se cree que en los primeros momentos de existencia del Universo había tanta antimateria como materia, pero ésta sobrevivió mientras que la primera fue extinguida.

El poder de las estrellas
Cuando materia y antimateria se encuentran, se aniquilan mutuamente, liberando una cantidad formidable de energía, a cantidades iguales de ambas, toda su masa se transforma en energía. Este fenómeno es muchísimo más potente que la
mismísima fusión nuclear, el proceso por el cual funcionan las estrellas.
Gracias a los aceleradores de partículas, se consiguen reproducir las condiciones físicas que dan lugar a la aparición espontánea de materia y antimateria. Aislando de inmediato a las antipartículas mediante campos electromagnéticos, se evita su aniquilación frente a la materia. El almacenamiento de antimateria es una actividad rutinaria para bastantes laboratorios de física subatómica desde hace años.

Los avances tecnológicos
En el estado actual de la tecnología, sólo cantidades ínfimas de antimateria son obtenidas y conservadas. Casi siempre se trata de antipartículas, aunque también se ha empezado a trabajar ya con átomos de antihidrógeno, el antielemento más simple. Por ahora, el uso de la antimateria está limitado a los laboratorios de física, donde se la emplea para generar microestallidos de intensidad superior a la obtenible por cualquier otro método, lo que permite estudiar condiciones físicas únicas. Pero, de igual modo que la fisión nuclear se extendió fuera de los laboratorios para ser usada como fuente de energía en centrales eléctricas, submarinos, y otras aplicaciones, la reacción materia-antimateria se perfila como candidata idónea a abastecer de energía las actividades futuras de nuestra civilización que mayor cantidad de ella demanden. Por supuesto, no hay que olvidar el peligro inherente a la manipulación de una fuente de energía tan colosal. Incluso los peores accidentes nucleares de la historia quedarían empequeñecidos frente a la catástrofe que podría originar un accidente con antimateria. Por ese motivo, los diseños de reactores de antimateria con los que se trabaja limitan a cantidades reducidas, del orden de gramos, la antimateria que se emplearía en todo momento, produciéndose más sólo según se fuera consumiendo y jamás almacenándola en mayores cantidades. Hay que tener en cuenta que cien kilos de antimateria equivaldrían al arsenal nuclear mundial durante la Guerra Fría.

Aproximación al funcionamiento
Debido a la similitud de los procesos de aprovechamiento termoeléctrico entre un reactor nuclear y uno de antimateria, los sistemas de generación de electricidad diseñados para funcionar en base a la energía nuclear pueden ser adaptados para usar antimateria, logrando gracias a ésta una espectacular cota de rendimiento. En un futuro lejano, algunos métodos más eficaces de aprovechamiento, que son posibles científicamente, podrían transformar la energía de la antimateria en flujos de electrones (electricidad), o incluso aprovecharla de modo directo.El retrato robot de una cámara de contención de antihidrógeno diseñada para un complejo de producción eléctrica incluye una celda central en vacío perfecto cuya temperatura se mantiene en el umbral del cero absoluto, un mecanismo de control y extracción, dispositivos de refrigeración, poderosos electroimanes, y el equipo de soporte complementario. Todos los sistemas son redundantes, para asegurar el funcionamiento constante. En el centro exacto de la celda esférica, un conglomerado de cristales de antihidrógeno es mantenido levitando gracias a la acción de potentes campos magnéticos que lo inmovilizan. El hielo de antihidrógeno es tan inerte y estable como el de hidrógeno, por lo que no debería haber ninguna reacción química inesperada. La envoltura de la cámara de contención está formada de algunas capas alternativas de vacío y fluido criogénico, con refrigeradores criogénicos o bien magnéticos. En todo momento, el fluido criogénico es reciclado para mantenerse fresco. Una reserva extra garantiza el suministro en caso de emergencia, para evitar un fatal calentamiento del antihidrógeno. Cuando llega el momento de extraer antihidrógeno para el reactor, similar en concepto a uno nuclear, debe realizarse el proceso con especial cuidado de que no reaccione prematuramente con materia, ni que partículas de ésta penetren en la celda de contención. Para separar del conglomerado central los nanogramos necesarios, puede usarse un láser ultrafino, siempre y cuando corte deprisa y no recaliente en exceso el antihidrógeno. Una vez cortados, los "copos de nieve" son atraídos por medios electromagnéticos hacia el exterior de la celda central, y alojados en flujos magnéticos que discurren hacia el área del reactor. Allí, hidrogeno y antihidrógeno se encuentran y se transforman en energía.

Propulsión espacial

Los métodos de propulsión mediante antimateria más cercanos en nuestro horizonte tecnológico, en los que ya se trabaja a nivel teórico, consisten en adaptaciones de sistemas nucleares. Además de generar electricidad para los motores de grandes buques y submarinos, la antimateria puede también operar con una eficacia colosal en algunos sistemas de propulsión aeroespacial a reacción como son la propulsión termonuclear gaseosa y la nuclear iónica. La primera es igual a la propulsión química convencional de los cohetes, excepto que en vez de quemar sustancias para que expelan gases a presión, se calienta un gas hasta adquirir la presión de escape elegida, tanto mayor como más elevada sea la temperatura. La segunda, como su nombre indica, se basa en ionizar un gas para
lograr una aceleración que, aunque débil, se mantiene durante larguísimos períodos de tiempo. Entre los conceptos originalmente diseñados para energía nuclear que han sido revisados para su posible uso con antimateria, se puede citar al TAU (Thousand Astronomical Units), consistente en una sonda que viajaría a una distancia de seis días-luz para explorar el medio interestelar y las regiones circundantes a nuestro sistema solar. Utilizando propulsión iónica de antimateria, la sonda alcanzaría su destino en nueve años menos de lo previsto, y podría llevar mucha más carga útil. Con el mismo tipo de propulsión, sería posible enviar una sonda espacial hacia la estrella más cercana a nuestro sistema solar, Proxima Centauri, en un tiempo de tránsito de sólo 80 años. La velocidad requerida para tal hazaña permitiría volar de la Tierra a la Luna en 23 segundos; de la Tierra a Venus, en una o cuatro horas dependiendo de su posición orbital; a Marte, en hora y media o seis horas; a Júpiter, en unas 13 horas; a Saturno, en 24 horas; a Urano en dos días; y a Neptuno, en sólo 3 días... Estamos cada vez más cerca.


Extractado del Boletín Informativo de la UARC.