L’antimatèria és un gran misteri, no ciència-ficció

“Professor Dirac, no he acabat d’entendre la derivació d’aquesta equació”, diu un estudiant, i tot seguit es fa un llarg silenci a la sala.

“Respondrà a la pregunta?”, demana el moderador.

“No era una pregunta sinó una afirmació”, respon finalment Dirac.

Aquest tipus de conversa reflecteix a la perfecció el tarannà del físic britànic Paul A.M. Dirac (1902-1984), un home entestat a fer lluir l’elegància que s’amaga sempre en una equació i a observar amb el rigor més estricte els principis fonamentals de la lògica. Potser per això, quan el 1928 va fusionar la teoria de la relativitat especial i la mecànica quàntica en una sola equació i la va escrutar amb l’exhaustivitat lògica que el caracteritzava, hi va albirar una possibilitat enlluernadora: l’estructura matemàtica de l’equació predeia l’existència d’uns estrafolaris electrons amb càrrega positiva. Quatre anys més tard, es confirmava el descobriment d’una partícula amb les mateixes propietats que l’electró però amb la càrrega elèctrica de signe oposat. Amb el pas dels anys, aquesta partícula s’ha anomenat positró, i la idea de partícules idèntiques en tot menys en l’oposició de la càrrega elèctrica s’ha generalitzat i popularitzat amb el terme d’ antimatèria.

A la ciència i a la ficció

L’antimatèria va significar una explosió d’inspiració per als autors de ciència-ficció. Des del cervell positrònic d’Isaac Asimov, una delicada malla d’iridi i platí que gràcies a un flux de positrons dotava de consciència alguns androides, fins a la nau Enterprise de Star Trek, que consumia antimatèria com a combustible. Però l’antimatèria no és només patrimoni de la ciència-ficció. La recerca actual ha trobat proves molt sòlides de la seva existència. S’han trobat efectes de l’antimatèria en els raigs còsmics que arriben constantment a la superfície de la Terra procedents de l’espai i diàriament es produeixen antipartícules en tots els acceleradors del món. És més, en molts hospitals s’utilitzen materials radioactius que justament emeten positrons, per obtenir imatges del metabolisme dels teixits mitjançant la tècnica coneguda amb les sigles angleses PET (tomografia per emissió de positrons). Aquesta tècnica és una eina fonamental a l’hora de detectar la presència de tumors.

L’enigma de l’antimatèria

Encara que se’n coneguin les propietats i fins i tot es puguin utilitzar per desenvolupar aplicacions com la PET, en la naturalesa de l’antimatèria s’amaga un dels enigmes més insidiosos de la ciència actual. Quan es va originar l’Univers, en aquell punt infinitament petit i calent hi havia una energia que com a conseqüència de l’expansió i el refredament va cristal·litzar en forma de matèria. Segons tots els models acceptats, aquest procés de cristal·lització va donar lloc a la mateixa quantitat de matèria que d’antimatèria. I també segons tots els models i les observacions experimentals, quan una partícula es troba amb la seva antipartícula, es produeix una atracció elèctrica que fa que totes dues s’aniquilin i desapareguin en un esclat de llum. Si això és així, hi ha dues possibilitats per a l’Univers actual: estar format per quantitats equivalents de matèria i d’antimatèria o, en virtut d’una aniquilació total, estar buit de matèria i ple d’energia.

Un cop més, però, la natura s’entossudeix a desafiar l’intel·lecte humà. Com resulta evident, l’Univers actual està format essencialment per matèria i, per tant, hi ha alguna part de tota aquesta història que se’ns escapoleix. Científics de tot el món treballen, tant des del punt de vista teòric com des de l’experimental, per esbrinar per quina raó a l’Univers actual no hi ha ni rastre de la simetria primordial entre matèria i antimatèria. Una de les línies de recerca en aquest camp consisteix a mesurar amb la màxima precisió possible les propietats tant de la matèria com de l’antimatèria, per trobar, a banda de la càrrega elèctrica oposada, diferències entre elles que puguin explicar la situació actual. En aquest sentit, un grup de científics del Centre Europeu per a la Recerca Nuclear (CERN) acaben de publicar a la revista Nature la mesura més precisa que s’ha fet mai d’una propietat magnètica de l’antiprotó. Aquest valor, fruit d’anys de treball en l’Experiment de Simetria Barió Antibarió (BASE), representa una veritable proesa tecnològica. El resultat, però, coincideix fins a la novena xifra amb el valor de la mateixa propietat del protó i, per tant, no permet entrellucar encara cap diferència fonamental entre matèria i antimatèria que expliqui per què les coses són com són. No hi ha més remei, doncs, que seguir buscant.