Pasan varios años hasta que el físico estadounidense Carl Anderson observa un electrón «positivo», o positrón, que confirma la predicción de Dirac.
Casi 80 años después, los positrones y otras antipartículas se siguen estudiando para intentar responder a preguntas fundamentales sobre el universo y la materia que contiene. La antimateria, como su nombre indica, puede describirse como lo opuesto a la materia ordinaria. Todas las partículas del universo tienen características como la masa y la carga. En la antimateria, la masa permanece constante, pero el signo de la carga se invierte. Todas las partículas tienen una contrapartida de antimateria, incluso el neutrón sin carga (sus quarks constituyentes sí tienen carga; el antineutrón está compuesto de antiquarks).
A diferencia de la materia, la antimateria no es común. A no ser que estés en la alta atmósfera, o dentro de un acelerador de partículas, no te vas a tropezar con ella. «La antimateria no siempre fue tan rara», afirma Stéphane Coutu, físico de partículas de Penn State. Hubo un tiempo en que era tan frecuente como la propia materia. «Justo después del Big Bang», explica Coutu, «creemos que debía haber exactamente las mismas cantidades de materia y antimateria… y, sin embargo, debido a una pequeña asimetría en las leyes de interacción de las partículas, toda la antimateria y la mayor parte de la materia del universo primitivo se aniquilaron. Hoy nos queda el universo resultante, dominado por la materia». Así que el estudio de las interacciones materia-antimateria es un vistazo a los primeros momentos de un universo naciente.
Para llevar a cabo su investigación sobre la antimateria, Coutu envía sofisticados detectores al borde de la atmósfera en globos de gran altura. Busca la antimateria en la radiación cósmica que cae sobre la Tierra. Esta salpicadura de antimateria puede ser una firma para todo tipo de interacciones de partículas que se producen dentro de nuestra galaxia.
Algunos físicos, en lugar de observar la antimateria producida por la naturaleza, la estudian fabricando la suya propia en un acelerador de partículas. Cuando las partículas ordinarias se aceleran a velocidades muy rápidas y luego chocan entre sí, explica Coutu, pueden surgir antipartículas de las explosiones de alta energía resultantes. Sin embargo, estas antipartículas son de corta duración e invariablemente se encuentran con su pareja de materia ordinaria en un proceso destructivo llamado aniquilación.
La aniquilación no significa que las partículas desaparezcan por completo, sino que su energía se transfiere a una forma diferente, añade.
En la ciencia ficción abundan las historias de aniquilación de partículas de alta energía y, de hecho, las armas de antimateria han aparecido en las novelas más vendidas de la actualidad. Esto es poco realista, dice Coutu. «Sería muy poco práctico debido a las grandes dificultades para producir y mantener cantidades significativas de antimateria».
Sin embargo, la tecnología que utiliza las propiedades de la antimateria es realmente factible fuera de la ciencia ficción. La tomografía por emisión de positrones (PET) es una técnica médica que puede utilizarse para detectar el cáncer, medir el flujo sanguíneo y detectar enfermedades de las arterias coronarias. En la PET, «se inyecta a una persona una pequeña cantidad de sustancia radiactiva que produce positrones al descomponerse en el cuerpo», explica Coutu. «Al detectar los fotones de alta energía (rayos gamma) producidos en la aniquilación de los positrones con los electrones en el cuerpo, se puede hacer un mapa de dónde se ha extendido la sustancia dentro del cuerpo». Aunque es posible que la antimateria nunca se utilice como bomba, sin duda tiene un futuro positivo en las herramientas de diagnóstico médico que salvan vidas, el antiarmas.