ANTIMATERIA, NUDO GORDIANO DE LA ASTROFISICA

ASI ESCOGE MACHO LA HEMBRA

INFORME ESPECIAL: TELECOMUNICACIONES PARA EL SIGLO XXI

9 770210 136004

00261 JUNIO 1998800 PTAS.

AntimateriacósmicaGregoryTarléySimonP.Swordy

Justodespuésdelagranexplosiónoriginaria,laspartículasdemateriaydeantimateria,queexistíanennúmerocasiigual,seaniquilaronmutuamente;elpequeñoresiduodemateriaquesubsistióconstituyetodaslasestrellasygalaxiasquevemos.Noobstante,merecelapenaseguirbuscandoacumulacionesdeantimateriaenlasprofundidadesdelespacio.

Síndromepost-polioLauroS.Halstead

Despuésdetratamientosintensosyunafirmedeterminación,millaresdepersonasquehabíancontraídolapoliomielitisantesdelaintroduccióndelasvacunasconsiguieronrecuperarlafuncióndesusmiembrosafectadosporlaenfermedad.Ahora,40añosdespués,muchoscomienzanapresentarsíntomasnuevos,unresultadodelefectocompensadordelosmúsculosexhaustos.

CIENCIAENIMAGENES

LasprimerasobservacionesBrianJ.Ford

AntonyvanLeeuwenhoekyotrosadelantadosenelmanejodelmicroscopiovislumbraronunsorprendenteuniversodesconocidohastaentonces.Elautorhareconstruidosusexperimentos,usandolosinstrumentosoriginales,pararedescubrirloqueellosvieron.

AsíeligenparejalashembrasLeeAlanDugatkinyJean-GuyJ.Godin

Yasetratedeunagranperchadeastasodeplumascaudalesentechnicolor,entodoelreinoanimallashembrasprefierendeterminadoscaracterescrucialescuandobuscanpareja.Lasestrategiasevolutivasquehaydetrásdela“eleccióndeladama”parecenasegurarqueladescendenciatendrágenesqueaumentaránlasprobabilidadesdesupervivencia.

TijerasypinzasdeláserMichaelW.Berns

Losláseresenfocadosconprecisiónpuedenfijar,arrastrarocortarobjetosminúsculos.Losinvestigadorescomienzanarecurriratijerasypinzasdeláserparamanipularloscromosomasyotrasestructurasdelinteriorcelular.Además,mediantemodificacióndelasuperficiedelosóvulos,loshacespermitentrabajarenreproducciónartificial.

6

12

20

34

40

Juniode1998 Número261

3

CáncerdelfenotipomutadordemicrosatélitesManuelPerucho

Enelorganismo,elequilibriointernocontrolalaproliferacióncelular.Peroenunindividuoesahomeostasispuedearruinarseconlaacumulacióndemutaciones.Millonesdemutacionesensecuenciasrepetidasacumulalaneoplasiadeltítulo,querepresentaunanuevavíamoleculardeformacióndetumoresesporádicosyhereditarios.

INFORMEESPECIAL

TécnicasinalámbricasLademandadeteléfonoscelularesymódemsinalámbricosseestámultiplicando,yéstasnosonsinoalgunasdelasaplicacionesdelanuevaoladetelecomunicacionesitinerantes.Enesteinformeespecial,losexpertosanalizanlainfraestructuraquehoyseestáconstruyendoparaelocéanodeusuariosqueprometeelmañana.

NuevossatélitesparacomunicacionespersonalesJohnV.Evans

TelecomunicacionesparaelsigloXXIJosephN.Pelton

RedesinalámbricasterrestresAlexHills

RadiodeespectrodispersoDavidR.HughesyDewayneHendricks

MásalládelossistemasdevozinalámbricosWarrenL.StutzmanyCarlB.Dietrich,Jr.

46

57

Juniode1998 Número261

Edición española de

CULTIVOS DE LINEAS CELULARES DEL MMP

ELECTROFORESIS EN GEL DE POLIACRILAMIDA

AISLAR UNA COLONIA

CRECER EN CULTIVO

AISLAR COLONIAS UNICAS

PCR DE MICROSATELITESAISLAR ADN

SECCIONES

4 HACE...

24 PERFILES

26 CIENCIAYSOCIEDAD

88 JUEGOSMATEMÁTICOS

Laleydepromedios,derogada.

32 DECERCA

86 TALLERYLABORATORIO

91 NEXOS

93 LIBROS

Contaminacióndelagua.

INVESTIGACIONY CIENCIA

DIRECTORGENERALFranciscoGraciaGuillénEDICIONESJoséMaríaValderas,directorADMINISTRACIÓNPilarBronchal,directoraPRODUCCIÓNM.aCruzIglesiasCapón BernatPesoInfanteSECRETARÍAPurificaciónMayoralMartínezEDITAPrensaCientífica,S.A.Muntaner,339pral.1.a–08021Barcelona(España) Teléfono(93)4143344Telefax(93)4145413

SCIENTIFICAMERICAN

EDITORINCHIEFJohnRennieBOARDOFEDITORSMichellePress,ManagingEditor;PhilipM.Yam,NewsEditor; RickiL.Rusting,TimothyM.BeardsleyyGaryStix,AssociateEditors; W.WaytGibbs;AldenM.Hayashi;KristinLeutwyler; MadhusreeMukerjee;SashaNemecek;DavidA.Schneider; yGlennZorpette MargueriteHolloway,SteveMirskyyPaulWallich,ContributingEditorsPRODUCTION RichardSassoPUBLISHERJoachimP.RoslerCHAIRMANANDCHIEFEXECUTIVEOFFICER JohnJ.Hanley

PROCEDENCIADELASILUSTRACIONES

Portada: David Fierstein; cortesía de Angel Technologies

Página

6-89

10-1112-141617

1820-23

34-3637

38

3940-4142

43

44

4547-5458-5960-6162-6568-6971

72-7374-7576-8182

83-8586-8788-899091

Fuente

AlfredT.KamajianGeorgiadeNolfo(arriba);LaurieGrace(abajo)AlfredT.KamajianTomoNarashimaJohnnyJohnsonMarchofDimesBirthDefectsFoundationUPI/Corbis-BettmannBrianJ.Ford(fotografías);RichardJones(dibujos)RobertoOstiRobertoOsti(dibujos),JenniferC.Christiansen(diagrama)ErwinyPeggyBauer(arriba,izquierda);DavidC.Fritts(arriba,derecha);M.Austerman(abajo,izquierda)yLaraJoRegan(abajo,derecha)JenniferC.ChristiansenTomoNarashimaMichaelW.Berns(arriba),HamidGhanadan(abajo)HamidGhanadan;fuente:ArthurAshkin,LaboratoriosAT&TBellXunbinWei,InstitutoBeckmandelLáserMichaelW.BernsManuelPeruchoSlimFilmsBryanChristieSlimFilmsSlimFilmsIcoGlobalCommunications;SlimFilmsSlimFilmsDusanPetricicSlimFilmsKobalCollection;U.S.PatentOffice(inserto)SlimFilmsIanWorpoleLaurieGraceAlanBennettDusanPetricic

COLABORADORESDEESTENUMERO

Asesoramientoytraducción:

JuanPedroCampos:Antimateriacósmica;EstebanSantiago:Síndromepost-polio;RicardoMartínezMurillo:Lasprimerasobservaciones; JoandomènecRos:Asíeligenpareja lashem-bras;MontserratElías:Tijerasypinzasde láser;LuisBou:Redes inalámbricas terrestresyJuegosmatemáticos;AngelGarcimartín:Perfiles; J.Vilardell:Másalláde lossistemasdevozinalámbricos,Radiodeespectrodisperso,Hace...yTallery laboratorio; JoséM.ªValderasMartínez:Nexos

Copyright©1998ScientificAmericanInc.,415MadisonAv.,NewYorkN.Y.10017.

Copyright©1998PrensaCientíficaS.A.Muntaner,339pral.1.a08021Barcelona(España)

Reservados todos los derechos. Prohibida la reproducción en todo o en parte por ningún mediomecánico, fotográfico o electrónico, así como cualquier clase de copia, reproducción, registro otransmisiónparausopúblicooprivado,sin lapreviaautorizaciónescritadeleditordelarevista.ElnombreylamarcacomercialSCIENTIFICAMERICAN,asícomoellogotipocorrespondiente,sonpropiedadexclusivadeScientificAmerican,Inc.,concuyalicenciaseutilizanaquí.

ISSN0210136X Dep.legal:B.38.999–76

FilmaciónyfotocromosreproducidosporDosDigital,Zamora,46-48,6ªplanta,3ªpuerta-08005BarcelonaImprimeRotocayfo,S.A.Ctra.deCaldes,km3-SantaPerpètuadeMogoda(Barcelona)

PrintedinSpain-ImpresoenEspaña

SUSCRIPCIONES

PrensaCientíficaS.A.Muntaner,339pral.1.a08021Barcelona(España)Teléfono(93)4143344Fax(93)4145413

Preciosdesuscripción,enpesetas:

Unaño Dosaños

España 8.800 16.000Extranjero 11.150 20.700

Ejemplaressueltos:

Ordinario:800pesetasExtraordinario:1.000pesetas

—Elpreciodelosejemplaresatrasadoseselmismoqueeldelosactuales.

DISTRIBUCION

paraEspaña:

MIDESACarreteradeIrún,km.13,350(VariantedeFuencarral)28049MadridTel.(91)6621000

paralosrestantespaíses:

PrensaCientífica,S.A.Muntaner,339pral.1.a–08021BarcelonaTeléfono(93)4143344

PUBLICIDADGMPublicidadFranciscaMartínezSorianoMenorca,8,semisótano,centro,izquierda.28009MadridTel.(91)4097045–Fax(91)4097046

CataluñayBaleares:MiguelMunillMuntaner,339pral.1.a08021BarcelonaTel.(93)3212114Fax(93)4145413

Difusión controlada

4 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, junio, 1998

...cincuenta años

REVISIÓNANTIFUNGICIDA.«En1944se creía que la histoplasmosis erararísima; hasta el nombre descono-cían la mayoría de los médicos. Sinembargo, de entonces para acá se havenido empleando con frecuencia enunnuevoanálisisdermatológicosobremillares de estudiantes de enfermería.El resultado fue asombroso: casi uncuarto de la totalidad de los alumnosdieron una reacción positiva. Se creeahoraquehaymillonesdeamericanosafectados.Sobretanominosohongosesabepoco.ElHistoplasmacapsulatumse presenta en dos variedades natura-les: una, inocua; la otra, parasitariay responsable de la histoplasmosishumana. Se supone que este segundotipo es transmitido por insectos, perosedesconoceelmecanismodesupro-pagación.» (Nota de la redacción: Elhongo está asociado con excrementosde aves o murciélagos.)

LA VEJEZ. «Durante los últimosdiez años el interés científico por elenvejecimiento ha cobrado impulso.El interés se suscita en momen-tos oportunos, ya que la artritis,la nefritis, las enfermedades car-diovasculares y trastornos similaresse han convertido en un problematremendo.Amedidaque lamedicinacobra eficacia creciente en el trata-miento de las enfermedades de lainfancia y la madurez, el porcentajede población con edades avanzadasaumenta sin cesar. Hasta qué puntopuede hacerse retroceder ladecadencia y la muerte na-tural sigue siendo cuestióndebatida.Losfisiólogosmásprudentes admiten que lasalud y el vigor pueden du-rar hasta una edad de cienaños. Los entusiastas rusos,que han estado sondeandolos secretos de la edad conparticular ahínco, ponen ellímite más allá de los 150años.»

...cien años

LICUACIÓN DEL HIDRÓ-GENO. «El profesor Dewarrecientemente ha licuado elhidrógeno, hazaña sin prece-dentes. Ya se han publicado

relatos más completos de sus expe-rimentos. En el aparato empleado,el hidrógeno se enfría hasta –205 oCa una presión de 180 atmósferas, yse descarga por un serpentín con uncaudal entre 300 y 425 litros por mi-nutodentrodeun recipientedevacío.Desde éste cae, en estado líquido, aotro recipiente de vacío y en unoscinco minutos se recoge un volumende 20 centímetros cúbicos.»

LA ATMÓSFERA TERRESTRE. «Ha-ciendoque lasherbáceasvegetaranengas nitrógeno que contuviera algo deácidocarbónico,lleguéaconvencermedequeeranesencialmente anaerobias,quepuedenvivirsinoxígenolibre,queson el medio por el cual la naturalezaproveyó a la atmósfera de oxígenolibre y que conforme la composi-ción del aire cambió gradualmente,oxigenándose más con el transcursode los siglos, aparecieron la plantasaerobias y los animales.Al introduciruna hierba de la moneda (Lysimachianummularia) en agua dentro de unacampanadevidriorellenadenitrógenocon un poco de ácido carbónico, alcabo de pocos meses se comprobaráque la atmósfera de la campana esaún más rica en oxígeno que la at-mósfera exterior.

—Thomas L. Phipson»

ENFERMEDADESPORCINAS.«Porfinse está comprendiendo el peligro delosmataderosentendidoscomoagen-tes de propagación de infecciones.Ch. Wardell Stiles, médico, en un

artículo publicado en 1896, afirma:“Cuando los despojos de un cerdocon triquinosis se dan de comer acerdos criados en el campo, éstosno pueden salvarse de la infeccióntriquinoidea. Todo matadero es unfoco de enfermedades para los alre-dedores,propagando la triquinosis, laequinocosis,lamodorra,lasolitariayotrosmalesdebidosalosparásitosdelosanimales,asícomolatuberculosis,lapesteporcinayotrasenfermedadesbacterianas.”Porello,recomienda:(a)prohibir la alimentación de animalescondespojos; (b)mejoradedesagüesy alcantarillas; (c) desratización, y(d) prohibir la entrada de perros enlos mataderos.»

UN ESQUELETO DE MASTODONTE.«En 1866, al limpiar un terreno paraestablecer las Tejedurías Harmony, enCohoes (Nueva York), se descubrióuna enorme cavidad. Parecía una cié-naga,comomuchasgrandescharcasdemontañas cubiertas de musgo flotanteque no tienen salida porque están enun cuenco de roca. Al excavar sedescubrieron los restos de un masto-donte a más de quince metros bajo lasuperficie. Evidentemente, en tiemposprehistóricos,laenormebestiacayóenel agujero, pues éste es de casi diezmetrosdediámetro.Loshuesosdetangranejemplar se exponenactualmenteen el Museo de Geología del estadode Nueva York.»

...ciento cincuenta años

LA PRIMERA DAMA.«Miss Maria Mitchell, deNantucket, descubridora delcometa que lleva su nombre,fue elegida unánimementemiembro de la AcademiaAmericana de Artes yCiencias, en la última re-unión de ésta. Creemos quees la primera vez que esehonor recae en una dama ennuestro país. En Europa unhonor similar ha sido con-cedido sólo a dos damas;a Miss Caroline Herschell,hermana y ayudante del di-funto Sir William Herschell,elastrónomo,yaMrs.MaryFairfaxSomerville,comenta-rista de la Mecánica celestedel marqués de La Place.»

HACE...

Esqueleto de mastodonte procedente de un pantanodel estado de Nueva York

ELECTRON

PROTON

PROTON

NEUTRINO

NEUTRINO

NEUTRINO

ANTINEUTRINO

ANTINEUTRINO

POSITRONMUON +

PION +

PION –

MUON –

ANTINEUTRINO

PROTON

PROTON

PROTON

ANTIPROTON

Antimateria cósmicaLas antipartículas, aunque escasas y huidizas,

podrían encerrar la explicación

de algunos misterios astrofísicos

Gregory Tarlé y Simon P. Swordy

1. LAS VIOLENTAS COLISIONES de los protones acelerados porel frente de choque de una supernova crean buena parte de la an-timateria que se observa. Algunas colisiones producen cascadas depositrones, electrones y otras partículas (arriba); los impactos máspotentes generan antiprotones (abajo).

El físico Paul Dirac predijo en 1928 la existencia de la an- timateria;porcadatipodepar-

tículadelamateriaordinaria,avanzó,hay una de la misma masa y cargacontraria. Esas antipartículas podíanunirsey formar átomos,que a suvezcrearíanlosanálogosantimaterialesdelosobjetosdeluniverso:antiestrellas,antigalaxias, hasta antipersonas. Másaún, una partícula y una antipartículaque chocasen se aniquilarían y en sulugar habría una erupción de rayosgammasdegranenergía.Unapersonay una antipersona que se diesen lamanoproduciríanunaexplosiónequi-valentea1000detonacionesnuclearesde un megatón, suficiente cada unapara destruir una ciudad.

Era una idea extraordinaria, que seconfirmócuatro añosdespués cuandoCarl D. Anderson, del Instituto deTecnología de California, detectó laprimera antipartícula. En la cámarade niebla con la que estudiaba losrayos cósmicos —las partículas degranenergíaquebombardeanlaTierradesde el espacio exterior— observóun rastro de vapor creado por unapartícula que tenía la misma masaque el electrón, aunque de carga

6 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, junio, 1998

ELECTRON

PROTON

PROTON

NEUTRINO

NEUTRINO

NEUTRINO

ANTINEUTRINO

ANTINEUTRINO

POSITRONMUON +

PION +

PION –

MUON –

ANTINEUTRINO

PROTON

PROTON

PROTON

ANTIPROTON

contraria (es decir, positiva); se lallamó positrón, y era la antipartículadelelectrón.Darconlosantiprotonescostómás, pero en1955 fueron crea-dosenunaceleradordepartículasdellaboratorioLawrencedeBerkeley;enel CERN, el laboratorio europeo defísicadepartículascercanoaGinebra,se sintetizaron en 1995 efímeros áto-mosdeantihidrógenoligandoprotonesy antiprotones en un acelerador departículas.

En los últimos años se han cons-truido detectores muy depurados quebuscanantimateriaenlosrayoscósmi-cos. Como éstos se destruyen al cho-car con los núcleos de las moléculasdel aire, se han mandado detectoresa los confines menos densos de laatmósfera. Hemos participado en unode esos experimentos, el Telescopiode Antimateria de Gran Energía (suacrónimo en inglés es HEAT, “ca-

lor”), instalado en globos a granaltura para detectar los positrones delos rayos cósmicos. Otros detectoresaerostáticos observan antiprotones.Se están proyectando rastreos de laantimateria más ambiciosos: vuelosmás largos de los globos, así comodetectores puestos en órbita. Estosexperimentos dirían mucho de losorígenes de la antimateria, y quizánosindicasensihayonoantiestrellasy antigalaxias.

Se cree que la mayoría de las an- tipartículas observadas en la at-

mósfera superior surgieron de coli-siones violentas de partículas suba-tómicas en el espacio interestelar. Elproceso empieza cuando los camposmagnéticos de la onda de choque deuna explosión de supernova aceleranun protón interestelar o un núcleoatómicomáspesadohastavelocidadesenormes. Si este núcleo —ahora unrayocósmicodegranenergía—chocacon otra partícula interestelar, partede la energíadel rayocósmicopuedeconvertirse en un par partícula-anti-partícula.

Algunas colisiones producen paresdepiones,partículasinestablesquesedesintegran enseguida en positrones,electrones, neutrinos y antineutrinos.Loschoquesdemayorenergía,cuandolas partículas se mueven casi a lavelocidad de la luz, producen pare-jas de protones y antiprotones; es elproceso inverso al de la aniquilaciónde la materia y la antimateria: laenergía se hace materia.

El número de antipartículas produ-cidas por las colisiones interestelareses discreto. Las partículas abundanmucho más que las antipartículas enlosrayoscósmicosqueobservaHEAT.Paraentenderporquéesdifícildetec-tarantimateriaimaginémonosuncubolleno de tuercas. La rosca de 100 deellas, que representan los electronesde carga negativa, gira a derechas, ylade10a izquierdas(lospositrones).En los rayos cósmicos también hayprotones,quetienencomolospositro-nes carga positiva, sólo que su masaes mucho mayor. Representaremoslos protones con 10.000 tuercas aizquierdas,peromáspesadas.Hayquepesar cada tuerca a izquierdas paraver si es protónica o positrónica; lapesada ha de ser muy precisa. Bastaquesólounatuercaprotónicadecada1000 se tome por una positrónicapara duplicarse el número aparentede éstas.

El porcentaje de errores de HEATes inferior a uno en 100.000. Iden-tifica los positrones con un imán

superconductor y un conjunto de de-tectores. Una vez los rayos cósmicosse han precipitado por una aperturacolectora, el imán superconductordesvía los electrones, negativos, ha-cia una parte y los positrones y losprotones, positivos, hacia la otra.Los detectores miden la carga y ladirección de cada partícula incidentey la magnitud de la desviación quesufre en el campo magnético. Estaúltima medición sirve para distinguirentre protones y positrones; el pro-tón, más pesado, se moverá en unalínea más recta que un positrón dela misma velocidad.

Aunque pesa unos 2300 kilogra-mos, HEAT subió en 1994 desdeNuevo México a 37.000 metros dealtura,porencimadel99,5porcientode la atmósfera, gracias a un globogigante de helio de la NASA. Allímidió los rayos cósmicos durante 32horas y regresó al suelo con para-caídas; aterrizó en el Panhandle deTexas. La NASA lo lanzó de nuevoen 1995, desde Manitoba. Esta vezobservó positrones de menor energía,que penetran en el campo magnéticode la Tierra sólo cerca de los polosmagnéticos norte y sur.

Fueron muy interesantes los resul-tados de estos dos vuelos. El númerode positrones de baja energía regis-trados por HEAT era muy próximoal que se anticipaba a partir de lascolisionesinterestelares.Sinembargo,seencontraronmáspositronesdeener-gía elevada que los esperados. Lacifra no era especialmente grandey pudo deberse a errores difícilesde percibir; pero si fuera real elloimplicaría que hay por descubrir unafuente de positrones de gran energíaen el cosmos. Podría ser la supuesta“partículadeinteraccióndébilymasagrande”, o WIMP.

Esta partícula hipotética es unasolución plausible del problema dela “materia oscura”. Para explicarlas velocidades de rotación de lasgalaxias, se cree que éstas se hallaninmersasenunenormehalodemateriaoscura que no puede observarse porlos medios ordinarios. La hipotéticaWIMP sería una buena modalidad demateriaoscura,puesnodesprendeluzni ninguna otra forma de radiaciónelectromagnética. Si existiesen lasWIMP y con la densidad predicha,las colisiones entre ellas produciríanun número considerable de positro-nes de gran energía. Este procesopodría explicar la cantidad sobrantedetectada por HEAT. Pero antes depronunciarse con fundamento haráfalta que nuevas mediciones efectua-

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, junio, 1998 7

GREGORY TARLE y SIMON P.SWORDY llevan investigando enrayos cósmicos desde hace más de20 años. Tarlé enseña física en laUniversidad de Michigan; Swordy, enla de Chicago.

8 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, junio, 1998

das por HEAT o por otros detectoresconfirmen nuestras observaciones conuna precisión mayor.

Si nosotros hemos perseguido lospositronesdelosrayoscósmicos,otroshan buscado una presa aún más es-curridiza: el antiprotón. Es más raroqueelpositrónporquepesacasi2000veces más; por eso hace falta muchamásenergíaparacrearlo.Losprotonesinterestelaresdebenchocaravelocida-des de más del 99 por ciento de lavelocidad de la luz para producir unapareja de protón y antiprotón.

El Experimento de Isótopos deMateria y Antimateria (IMAX) y elExperimento del Espectrómetro So-lenoidal Superconductor Aerostático(BESS), dos detectores de antimate-ria,hanencontradounaconcentraciónmáxima de sólo un antiprotón porcada 10.000 protones en la lluvia de

rayos cósmicos. La escasez obliga atener la máxima precaución en notomarlecturasfalsas.Asusdetectoresdebe exigírseles extrema sensibilidadcon un porcentaje de errores inferiora uno en un millón.

Luis W. Alvarez efectuó en los años sesenta el primer rastreo

defragmentosmayoresdeantimateriacósmica. Empezó por las antipartícu-las pesadas, núcleos de antihelio, deanticarbono o de antioxígeno, quepudiera haber en los rayos cósmicos.Al contrario que los positrones ylos antipositrones, esas antipartícu-las grandes son demasiado pesadaspara que se produzcan en choquesentre partículas interestelares. Si sedescubriese un núcleo de antihelioquerría decir que alguna antimate-ria sobrevivió tras la gran explosión

inicial (“big bang”). Y la detecciónde un núcleo de anticarbono o deantioxígeno revelaría la existencia deantiestrellas, porque el carbono y loselementos más pesados se crean sóloen las estrellas.

Losastrofísicos,engeneral,semues-tran escépticos sobre la existenciade antiestrellas. Aunque su luz seríaigual a la de una estrella corriente,chocarían irremediablemente con laspartículas de la materia ordinaria quefluyesen hacia ellas desde el espaciointerestelar. La consiguiente aniquila-ción de la materia y la antimateriageneraría un flujo ingente de rayosgamma. Los detectores orbitales handetectado rayos gamma de baja ener-gía que señalan la aniquilación de unsurtidorinmensodepositronesque,alparecer, se extiende desde el centrode nuestra galaxia. No se cree que lo

ELECTRON

RADIACIONDERAYOSX

DETECTORHEAT

CAPADEFIBRADEPOLIETILENO

143METROSDEDIAMETRO(MAXIMO)

GLOBODEHELIODEGRANALTURA

PROTON

IMANDEDOSBOBINAS b

c

a

CASCADADEPARTICULAS

RAYOSCOSMICOS

POSITRONES

El detector de altura

Un globo de helio eleva el Telescopio de Antimateria de Gran Energía (HEAT) hasta la atmósfera superior (abajo). Una vez

los rayos cósmicos se han precipitado por la apertura colectoradel instrumento, la batería de detectores identifica los positrones.Uno de los autores (Tarlé) posa con el HEAT tras su primer vuelo(página siguiente).

hayaproducidounaantiestrella,quesemanifestaría como una fuente intensay concentrada de rayos gamma demuchamayorenergía.Ningúndetectorha observado una fuente así; no debedehaber,pues,antiestrellasennuestragalaxia, y un razonamiento similarindica que tampoco hay antigalaxiasen el cúmulo galáctico local.

¿Y más lejos? Quizá contenga eluniverso antigalaxias solitarias, sepa-radas de las galaxias por distanciasinmensas.Enlosdiezúltimosañosseha investigado a fondo ladistribuciónde las galaxias hasta distancias demil millones de años luz y no sehan descubierto regiones de las quequepa concebir que estén hechas deantimateria, sino una red de cúmulosgalácticosquerodeangrandesespaciosvacíos, a la manera de un ingentebaño de burbujas. Si hubiera grandes

zonas de antimateria en el universo,las regiones donde se solapasen lamateria y la antimateria habrían pro-ducido enormes cantidades de rayosgamma en los primeros tiempos deluniverso. No se ha detectado esepotente resplandor de fondo. Si hayantigalaxias, es que están más alládel alcance de nuestros mejores te-lescopios, o al menos a varios milesde millones de años luz.

Más aún: la cosmología moderna da una razón en pro de un

universo compuesto, casi por entero,de materia corriente. Según las teo-rías más aceptadas, la gran explosióninicial produjo un poco más de ma-teria que de antimateria en el primerinstante de la creación a causa deuna ligera asimetría de las leyes dela física, la violación CP, que seha observado en el laboratorio. Porcada 30.000 millones de partículasdeantimateriacreadasdurantelagranexplosiónsehicieron30.000millonesy una de materia. Alrededor de unamillonésima de segundo tras la granexplosión, las partículas empezaron aaniquilarseconlasantipartículashastaque de unas y otras sólo quedaronlas de materia que había de más.Esepequeñoexcedente—contodounnúmero vasto de partículas— vino aser el universo que conocemos.

Aunque esta teoría parece convin-cente, algunos han seguido buscandoantipartículas pesadas. Siguen cre-yendo en extensas regiones de anti-materia, que los antinúcleos pesadosque se muevan a velocidades cerca-nas a la de la luz podrían cruzar lainmensa distancia que las separa denuestra galaxia. Alvarez y otros ins-talaron en los años sesenta y setentadetectores que analizaron decenas demiles de impactos de rayos cósmicospara determinar si alguno se debíaa antipartículas pesadas. En experi-mentos más recientes se han escru-tado millones. Pero no ha aparecidoantipartícula alguna más pesada queel antiprotón.

Es concebible que las antigalaxiaslejanas emitiesen antipartículas pe-sadas y los campos magnéticos delespacio intergaláctico impidieran quellegasen a la Tierra. Las medicionesde la radiación de sincrotrón queatraviesa los cúmulos galácticos hanmostradoque la intensidaddelcampomagnético en el interior de éstos esalrededordeunamillonésimadelaquetiene en la superficie terrestre.Puestoqueesoscampospodríanintensificarsemil veces durante la formación delos cúmulos, la intensidad del campo

entre galaxias muy separadas seríasólo una milmillonésima de la quetiene en la Tierra.

Ese campo, demasiado débil paramover la aguja de una brújula, conel tiempo alteraría la trayectoria deuna antipartícula que atravesase lasinmensas distancias del espacio in-tergaláctico y haría que girase he-licoidalmente, con un diámetro desólo unos años luz, alrededor de unalínea del campo magnético. No hayacuerdo acerca de la orientación delos campos magnéticos del espaciointergaláctico. Unos los suponen or-denados, como el que rodea un imáncorriente. Para otros, sus líneas estánenmarañadasinextricablemente.Silossegundosaciertan,lasantipartículasnopodrían ir muy lejos con una mismadirección.Rebotaríanalazarenredadasen lamarañade las líneasdelcampo,como el borracho que intenta ir delbar a su casa, distante 10 kilómetros.Unapersona sobria iría en línea rectay llegaría en un par de horas. Peroel borracho va dando tumbos al azary avanza poco. No llegaría a casa nien un año.

Si, por contra, el campo magnéticointergalácticoescoherente,cabríaquelas líneas del campo se extendiesende una galaxia a otra. En esas con-diciones las antipartículas se canali-zarían entre las galaxias vecinas porcarreteras cósmicas de millones deaños luz de largo. No viajarían enlínea recta; saltarían de una galaxia aotra, como si al borracho lo llevasende una esquina a otra y, no obstante,siguiese avanzando poco porque semoviera errático en los cruces. Lasantipartículas sólo podrían recorrer

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, junio, 1998 9

2. SOBRANTE de positrones de granenergía observado por HEAT. El ex-ceso podría apuntar a otra fuente deantimateria, la hipotética partícula deinteracción débil y masa grande, oWIMP.

NU

ME

RO

DE

PO

SIT

RO

NE

SP

OR

ELE

CTR

ON 0,2

0,1

01 10 102 103

ENERGIADELASPARTICULAS(GeV)

PREDICCIONTEORICASINWIMP

PREDICCIONTEORICACONWIMP

MEDICIONESDELDETECTOR

HEAT

Lasecciónamuestrael detectordetransición por radiación, una serie deseis capas de fibra de polietileno. Lospositrones y los electrones generanrayos X a medida que atraviesan lascapas; en cambio los protones de lamisma energía producen una señalmucho más débil.

La sección b muestra el espectró-metro magnético, que desvía los rayoscósmicos con un imán superconductor.Los electrones se inclinan hacia unlado y los protones y los positroneshacia el opuesto. Se pueden distinguirlos protones y los positrones porqueéstossecurvanmásqueaquéllosparauna misma velocidad.

La sección c muestra el calorímetroelectromagnético, una pila de placasde plástico y finas capas de plomo.Cuando los electrones dan en éstas,producen cascadas de partículas quegenerandestellosde luzen lasplacasdeplástico.Lamayoríadelosprotonesatraviesa la sección sin más.

TRAYECTORIADELAANTIPARTICULA

GALAXIASESPIRALES

CAMPOSMAGNETICOSIDEALES

3. UNA ANTIPARTICULA ERRANTEno podría avanzar mucho en una di-rección, aunque las líneas del campomagnético conectasen galaxias vecinas.Rebotaría al azar de una galaxia aotraydescribiríaentreellastrayectoriashelicoidales alrededor de las líneas delcampo intergaláctico.

10 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, junio, 1998