Is it possible to create something out of nothing? Or, more precisely, can energy be made into matter? Yes, but only when it comes together with its twin, antimatter. And there's something pretty mysterious about antimatter: there's way less of it out there than there should be. Let's start with the most famous physics formula ever: E equals m c squared. It basically says that mass is concentrated energy, and mass and energy are exchangeable, like two currencies with a huge exchange rate. 90 trillion Joules of energy are equivalent to 1 gram of mass. But how do I actually transform energy into matter? The magic word is <i>energy density</i>. If you concentrate a huge amount of energy in a tiny space, new particles will come into existence. If we look closer, we see that these particles always come in pairs, like twins. That's because particles always have a counterpart, an antiparticle, and these are always produced in exactly equal amounts: 50/50. This might sound like science fiction, but it's the daily life of particle accelerators. In the collisions between two protons at CERN's Large Hadron Collider, billions of particles and antiparticles are produced every second. Consider, for example, the electron. It has a very small mass and negative electric charge. It's antiparticle, the positron, has exactly the same mass, but a positive electric charge. But, apart from the opposite charges, both particles are identical and perfectly stable. And the same is true for their heavy cousins, the proton and the antiproton. Therefore, scientists are convinced that a world made of antimatter would look, feel, and smell just like our world. In this antiworld, we may find antiwater, antigold, and, for example, an antimarble. Now imagine that a marble and an antimarble are brought together. These two apparently solid objects would completely disappear into a big flash of energy, equivalent to an atomic bomb. Because combining matter and antimatter would create so much energy, science fiction is full of ideas about harnessing the energy stored in antimatter, for example, to fuel spaceships like Star Trek. After all, the energy content of antimatter is a billion times higher than conventional fuel. The energy of one gram of antimatter would be enough for driving a car 1,000 times around the Earth, or to bring the space shuttle into orbit. So why don't we use antimatter for energy production? Well, antimatter isn't just sitting around, ready for us to harvest. We have to make antimatter before we can combust antimatter, and it takes a billion times more energy to make antimatter than you get back. But, what if there was some antimatter in outer space and we could dig it out one day from an antiplanet somewhere. A few decades ago, many scientists believed that this could actually be possible. Today, observations have shown that there is no significant amount of antimatter anywhere in the visible universe, which is weird because, like we said before, there should be just as much antimatter as there is matter in the universe. Since antiparticles and particles should exist in equal numbers, this missing antimatter? Now that is a real mystery. To understand what might be happening, we must go back to the Big Bang. In the instant the universe was created, a huge amount of energy was transformed into mass, and our initial universe contained equal amounts of matter and antimatter. But just a second later, most matter and all of the antimatter had destroyed one another, producing an enormous amount of radiation that can still be observed today. Just about 100 millionths of the original amount of matter stuck around and no antimatter whatsoever. "Now, wait!" you might say, "Why did all the antimatter disappear and only matter was left?" It seems that we were somehow lucky that a tiny asymmetry exists between matter and antimatter. Otherwise, there would be no particles at all anywhere in the universe and also no human beings. But what causes this asymmetry? Experiments at CERN are trying to find out the reason why something exists and why we don't live in a universe filled with radiation only? But, so far, we just don't know the answer.
¿Es posible crear algo de la nada? O, más precisamente, ¿puede convertirse energía en materia? Sí, pero solo cuando se junta con su gemela, la antimateria. Y hay algo muy misterioso en la antimateria: hay mucho menos de la que debería haber. Empecemos con la fórmula más famosa de la física: E es igual a m por c cuadrado. Básicamente dice que la masa es energía concentrada, y que la masa y la energía son intercambiables, como dos monedas con un tipo de cambio muy alto: 90 billones de julios de energía equivalen a 1 gramo de masa. Pero, ¿cómo transformar energía en materia? La palabra mágica es *densidad de energía*. Si concentramos una cantidad enorme de energía en un espacio diminuto, surgirán nuevas partículas. Si miramos más de cerca, vemos que estas partículas siempre vienen de a pares, como gemelas. Esto se debe a que las partículas siempre tienen una contraparte, una antipartícula, y estas siempre se producen en cantidades iguales: 50/50. Puede sonar a ciencia ficción, pero es la vida cotidiana de los aceleradores de partículas. En las colisiones entre dos protones en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, miles de millones de partículas y antipartículas se producen cada segundo. Consideren, por ejemplo, el electrón. Cuenta con una pequeña masa y carga eléctrica negativa. La antipartícula, el positrón, tiene exactamente la misma masa, pero una carga eléctrica positiva. Pero, además de las cargas opuestas, ambas partículas son idénticas y perfectamente estables. Y lo mismo vale para sus primos pesados, el protón y el antiprotón. Por lo tanto, los científicos están convencidos de que el mundo hecho de antimateria es a la vista, al tacto y al olfato igual que nuestro mundo. En este antimundo, podemos encontrar antiagua, antioro, y, por ejemplo, anticanicas. Pero imaginemos que una canica se junta con una anticanica. Estos dos objetos aparentemente sólidos desaparecerían completamente en un gran destello de energía, equivalente a una bomba atómica. Debido a que la combinación de materia y antimateria crearía muchísima energía, la ciencia ficción se colmó de ideas sobre el aprovechamiento de la energía almacenada en la antimateria, por ejemplo, para alimentar naves espaciales como Star Trek. Después de todo, el contenido de energía de la antimateria es mil millones de veces más alto que el del combustible convencional. La energía de un gramo de antimateria sería suficiente para conducir un auto 1000 veces alrededor de la Tierra o poner en órbita al transbordador espacial. Entonces, ¿por qué no usar antimateria para producir energía? Bueno, la antimateria no pulula por allí esperando que la cosechemos. Tenemos que producir antimateria antes de poder consumirla; y lleva miles de millones de veces más energía crear antimateria que lo que se obtiene. Pero, ¿y si hubiera antimateria en el espacio exterior y un día pudiésemos obtenerla de algún antiplaneta por allí? Hace unas décadas, muchos científicos creían que esto podría ser posible. Hoy, las observaciones han mostrado que no hay cantidades significativas de antimateria en el universo visible; algo extraño porque, como dijimos antes, debería haber tanta antimateria como materia hay en el universo. Dado que debería haber antipartículas y partículas en iguales cantidades, ¿dónde está la antimateria? Es un verdadero misterio. Para comprender lo que podría estar ocurriendo, debemos remontarnos al Big Bang. Cuando se creó el universo, una enorme cantidad de energía se transformó en masa, y nuestro universo inicial contenía igual cantidad de materia y antimateria. Pero un segundo después, la mayoría de la materia y toda la antimateria se destruyó mutuamente, produciendo una enorme cantidad de radiación que podemos observar aún hoy. Sólo quedó una 100 millonésima parte de la materia originaria y nada de antimateria. Podrían decir,"¡Pero esperen!", "¿Por qué desapareció toda la antimateria y solo quedó la materia?" Parece que fuimos un poco afortunados de que existiera una pequeña asimetría entre la materia y la antimateria. De lo contrario, no habrían quedado partículas en ningún sitio del universo y no habría seres humanos. Pero, ¿cuál es la causa de la asimetría? Los experimentos del CERN tratan de averiguar la razón de por qué existe algo y por qué no vivimos en un universo lleno solo de radiación? Pero, por ahora, no sabemos la respuesta.