Físicos norteamericanos han creado en laboratorio la primera partícula de materia y antimateria, que en el futuro permitirá penetrar en el núcleo del átomo y posiblemente desarrollar un láser aniquilador de rayos gamma, el arma soñada por los autores de ciencia ficción. Lo han conseguido uniendo dos electrones y dos positrones en una molécula llamada dipositronio, que libera dos veces más energía en forma de rayos gamma cuando se desintegra.
Físicos norteamericanos han creado en laboratorio una molécula de materia y antimateria que, si bien había sido predicha por la teoría, nunca había sido observada. Se trata de una molécula de dipositronio, compuesta de dos electrones y dos positrones, en la que el positrón es el equivalente antimaterial del electrón.
El positronio es un átomo exótico que, una vez creado, se desintegra en menos de 142 milmillonésimas de segundo y se transforma en fotones de alta energía llamados también rayos gamma.
Lo que consiguieron Allen Mills y David Cassidy, de la Universidad de California (Riverside), tal como se explica en un comunicado de esta universidad, es atrapar positrones en una película de silicio y crear simultáneamente una cantidad suficiente de átomos de positronio para que se combinen y formen dipositronio, o moléculas de dos dos positronios, que liberan dos veces más energía en forma de rayos gamma cuando se desintegran. (Una molécula es una partícula formada por un conjunto de átomos ligados por enlaces covalentes o metálicos y su estudio forma parte de la física molecular.)
Este resultado constituye toda una proeza porque, normalmente, cuando una partícula se encuentra con su antipartícula, como es el caso del electrón y el positrón, forman una pareja que se disuelve enseguida dejando tras de sí otras partículas, como los fotones.
Para conseguir la supervivencia de estas partículas de materia y antimateria, los científicos utilizaron una fina película de silicio, que es la denominación química del mineral de cuarzo.
En un primer intento, cuyos resultados se publicaron en 2005, Allen Mills y David Cassidy, de la Universidad de California (Riverside), establecieron la hipótesis de que moléculas de positrones se podrían formar sobre la superficie del silicio.
Según la teoría, dos átomos de positronio pueden unirse para formar una molécula de dipositronio. Sin embargo, en 2005 este equipo de físicos no pudo crear cantidades detectables de dipositronio porque es muy difícil conseguir los suficientes átomos en el mismo lugar para que reaccionen y formen moléculas.
Dos años después, sin embargo, tal como explican en un artículo publicado en la revista Nature, han podido demostrar la teoría. Utilizaron nanocavidades de silicio para albergar positrones. Una vez en el silicio, los positrones fueron unidos a electrones y formaron átomos de positronio.
Debido a la superficie porosa del silicio, los átomos de positrones vivieron suficientemente para formar moléculas de dipositronio, integradas con dos átomos. Los dos electrones y dos positrones que forman el dipositronio están unidos casi de la misma forma que el hidrógeno molecular.
La superficie del silicio desempeña un papel crucial para la formación de dipositronio, ya que estabiliza las moléculas absorbiendo la energía expulsada cuando se forma la molécula.
Tal como explica al respecto la revista Physicsworld, el dipositronio se detectó observando la aniquilación de electrón-positrón del silicio.
Al contemplar los rayos gamma que se generan durante la aniquilación, los físicos vieron una reducción en el tiempo de vida global del positronio en el silicio, lo cual interpretaron como una prueba de la formación de dipositronio.
Esta observación se consiguió calentando el silicio, que evitó que el positronio se pegara y redujera el número de moléculas de dipositronio. Con el calor del silicio, el tiempo de vida del dipositronio se prolongó.
El proyecto no termina aquí. La próxima etapa consistirá en utilizar una fuente de positrones más intensa para crear el condensado de Bose-Einstein (BEC) de positrones y el primer "láser de rayos-gamma de aniquilación". La finalidad última es crear fuentes de rayos gamma de alta energía para estudiar la materia a escala del núcleo atómico.
Cassidy y Mills consideran posible combinar millones de átomos de positrones entre ellos que, al desintegrarse simultáneamente, estos condensados de átomos puedan generar un láser de rayos gamma que concentre una energía un millón de veces superior a la de los láseres actuales.
El condensado de Bose-Einstein es un estado de agregación de la materia que se da en ciertos materiales a muy altas o bajas temperaturas. La propiedad que lo caracteriza es que una cantidad macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental.
El condensado es una propiedad cuántica que no tiene análogo clásico. Debido al Principio de exclusión de Pauli, sólo las partículas bosónicas pueden tener este estado de agregación. Esto quiere decir que los átomos se separan y forman iones. A la agrupación de partículas en ese nivel se le llama condensado de Bose-Einstein.
El BEC de positrones podría conseguirse aumentando la densidad del positronio y enfriándolo a continuación, lo que permitiría utilizarlo para crear un láser de rayos gamma de aniquilación. Los rayos gamma de aniquilación tienen una longitud de onda muy corta, lo que significa que tal láser podría algún día usarse para estudiar objetos tan pequeños como el núcleo de un átomo.
Aplicaciones militares
Estos láseres aniquilares de rayos gamma constituyen por otra parte el arma de destrucción con la que han soñado todos los autores de ciencia ficción. El propio profesor Cassidy ha señalado al respecto que la diferencia entre la potencia disponible en un láser de rayos gamma y un láser normal es la misma que existe entre una explosión nuclear y otra química.
Los positrones se encuentran frecuentemente en las erupciones solares, las emisiones X y gamma de los cuerpos celestes y este descubrimiento refuerza la idea de que el láser aniquilador de rayos gamma no es una utopía y que conseguirlo será únicamente cuestión de tiempo.
Cuando eso ocurra, el cañón láser de rayos gamma formará parte del arsenal de la disuasión y del armamento estándar de los soldados, por lo que es posible que David Cassidy y Allen Mills lleguen a ser tan famosos como los creadores de las primeras bombas atómicas.
Actualmente, la radicación gamma producida por la aniquilación de un electrón que encuentra a un positrón se utiliza en imagen médica: estos fotones gamma permiten estudiar el metabolismo de una parte del cuerpo humano con tomografía por emisión de positrones.
****Los 7 mandamientos contra el dolor de espalda
Los pacientes con lumbago piden una radiografía, algunos médicos apuestan por la fisioterapia y otros, por las escuelas de la espalda... Pese a que el dolor lumbar es uno de los problemas más frecuentes, son numerosas las incertidumbres sobre cuáles son las mejores herramientas para diagnosticarlo y tratarlo. El Colegio Americano de Médicos, en colaboración con la Sociedad Americana del Dolor, acaba de revisar las evidencias disponibles sobre esta dolencia. Sus conclusiones, publicadas en la revista 'Annals of Internal Medicine', se resumen en siete consejos.
1. Examen físico e historial médico
El 85% de las lumbalgias no se pueden atribuir a una enfermedad o anomalía concreta (son los llamados dolores de espalda no específicos). Cuando llegue a la consulta un paciente con lumbalgia, es recomendable realizar un historial clínico y un examen físico para determinar si el dolor es de causa inespecífica o podría deberse a un problema grave, como un cáncer, una fractura o una hernia discal. "Ninguna evidencia sugiere que etiquetar a la mayoría de los pacientes con lumbalgia empleando herramientas diagnósticas específicas mejore los resultados", advierten los autores, quienes sí recomiendan, por el contrario, estudiar factores psicológicos o sociales (depresión, insatisfacción laboral...), que podrían retrasar la recuperación.
2. No a las pruebas de imagen
Por regla general, el paciente con dolor lumbar inespecífico no debería someterse a pruebas de imagen u otras herramientas diagnósticas. No contribuyen a que el afectado evolucione mejor y, por el contrario, le someten innecesariamente a una cantidad considerable de radiaciones u otras molestias. Una radiografía simple de la columna equivale a realizarse diariamente una radiografía torácica durante más de un año. Los rayos X sólo se aconsejan cuando se sospeche que el paciente puede tener una fractura vertebral. Las pruebas más modernas (TAC y resonancia) tampoco son aconsejables en estos casos: suelen encontrar anomalías sin importancia que, aunque no son las causantes del dolor, pueden llevar a intervenciones innecesarias.
3. Cuándo hacer una resonancia
Si el afectado presenta un déficit neurológico grave o progresivo, sí debería someterse a un TAC o, preferiblemente, una resonancia magnética. También deben pasar por el escáner aquellos pacientes en los que el examen físico haya sugerido alguna enfermedad subyacente (síndrome de cauda equina, infección vertebral, un tumor...)
4. Reexaminar lumbalgias y ciáticas persistentes
Si el paciente presenta durante más de un mes dolor lumbar y en la pierna (indicio de una hernia discal o una estenosis espinal), habrá que realizarle una prueba de imagen. Las hernias discales suelen mejorar en cuatro semanas sin tratamiento invasivo. Sin embargo, si la lumbalgia dura más de un mes y hay indicios de radiculopatía (una hernia discal que comprime una raíz nerviosa) o estenosis espinal (un estrechamiento del canal por el que pasa la médula), es hora de plantearse administrar inyecciones epidurales de esteroides o, incluso, una intervención quirúrgica. Por eso, es preciso realizar una prueba de imagen para comprobar si el paciente es candidato a estas intervenciones más agresivas.
5. La información, vital
El médico debe dar todo tipo de información al paciente: sobre la previsible evolución del problema (el pronóstico suele ser favorable), sobre la conveniencia de mantenerse activo y sobre algunas sencillas medidas que puede poner en práctica el propio enfermo (los llamados autocuidados). Leer libros educativos sobre el problema, utilizar un colchón de firmeza media o la aplicación de calor son algunos de los trucos que mejoran las lumbalgias.
6. La utilidad de los fármacos
Los fármacos son una terapia eficaz a corto plazo, pero siempre combinados con la información y los autocuidados. El paracetamol y los antiinflamatorios (como ibuprofeno o naproxeno) son buenas opciones en la mayoría de los afectados, así que serán los fármacos de primera elección. Los autores no apuestan por un medicamento concreto: cada uno tiene unas ventajas e inconvenientes (paracetamol es menos potente, pero con menos efectos adversos), con lo cual su elección dependerá de cada paciente. También los antidepresivos tricíclicos (lumbalgias crónicas) y los relajantes musculares (dolores agudos) han demostrado que alivian el dolor a corto plazo.
7. Y cuando no funcione nada, terapias alternativas
Si no funcionan ni la información, ni los autocuidados, ni los fármacos, es el momento de recurrir a estrategias no farmacológicas. Aunque el trabajo ha evaluado 17 terapias de este tipo, sólo algunas resultan eficaces. En los casos agudos (menos de cuatro semanas), lo único que resulta es la manipulación espinal, ya sea quiropráctica u otra técnica, aunque los beneficios son moderados.
Cuando el dolor se prolonga entre uno y dos meses (subagudo), la revisión apuesta por una rehabilitación multidisciplinar (consulta con el médico, fisioterapia, terapia psicológica...). Finalmente, cuando el dolor se cronifica (más de ocho semanas), hay diversas terapias que han demostrado su utilidad: acupuntura, ejercicio, masajes, terapia conductual, relajación, manipulación espinal y rehabilitación interdisciplinar. Como su eficacia es similar, la elección de una u otra estrategia dependerá de las preferencias del paciente, el coste, la conveniencia y la disponibilidad de un terapeuta capacitado.
Estas son las recomendaciones actuales del grupo de expertos reunido por el Colegio Americano de Médicos y la Sociedad Americana del Dolor, pero los autores no descartan que, a medida que aparezcan nuevas investigaciones, se validen otras terapias o estos consejos varíen. Las actuales pautas se basan en el análisis de revisiones recientes sobre el dolor de espalda: 40 revisiones y 21 ensayos clínicos sobre terapias no farmacológicas y siete revisiones sobre medicamentos.
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