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02:47:59Habla: Héctor Socas
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Trampa penning criogénica Antimateria

Ep554: Papers de Broma; Signos; Memristores; SETI; Antimateria

16 de abril de 2026
4 momentos
Con
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Héctor Socas explica que las trampas de Penning estándar son insuficientes para confinar pequeñas cantidades de antimateria y se requiere una trampa de Penning criogénica.

…protones que hay en un átomo de uranio, ¿vale? Ni siquiera sin los neutrones, o sea, solo los protones. ¿Y eso cuánta energía es? Me dice el calculito de servilleta, si no me he equivocado, porque tenía curiosidad, ¿cuánta energía hay en 92 antiprotones, no? Bueno, la aniquilación de 92 antiprotones, o sea, ¿cuál es el orden de magnitud? ¿Esto da para aniquilar la ciudad del Vaticano? ¿O esto da para, no sé, es el vuelo de una mosca? ¿Cuánta energía es esto? Bueno, pues, la energía potencial gravitatoria de un gramo, o sea, ustedes cogen un gramo de materia y lo levantan del suelo 5 micras, 5 micras, ¿vale? No sé, ¿cuántos son 5 micras? ¿Qué? ¿Perdona? No es mucha energía, ¿no? No es mucha energía, como una centésima de milímetro que levantas del suelo un gramo y lo sueltes, ¿no? Pues la energía de eso es lo que sería... Es menos que un suspiro, mucho menos que un suspiro. Un suspiro. Por ahí, por ahí. Es como imaginarte un suspiro. Esa serie. Por ahí, por ahí. Poético. O sea, que tranquilidad: que si ven ese camión por la calle no se asusten, ¿vale? Gracias, ya me quedo mejor. No, porque en la película Ángeles y Demonios hay un poco esta trama, ¿no?: de que roban antimateria del CERN, la tienen ahí atrapada en una especie de vasijita, que es una trampa magnética con una batería, ¿no? Y el tema es que los terroristas van a usarla para aniquilar la ciudad de Vaticano y ahí el problema es que cuando se acabe la batería, pues ya la trampa esa magnética dejará de funcionar y entonces, claro, al perderse el confinamiento, pues la antimateria se aniquila con la materia y se destruye todo. Es un poco ese concepto, pero ya ven que la energía es muy poquita. Perdón, aquí la pantalla me amenaza con que se me va a apagar por falta de actividad, que lleva ya más de tres horas encendida. Bueno, entonces lo importante aquí es que cualquier contacto con las paredes del recipiente sería, acabaría con la aniquilación de esa muestra antimateria, así que no se puede simplemente meter en una caja, meter eso en el camión y llevártelo, ¿no? Tienes que hacerlo de tal forma que esos 92 antiprotones no toquen absolutamente nada, y eso es muy difícil de hacer, y es la razón por la cual esto es un logro tan alucinante. y esto nos lleva al tema que es las trampas de antimateria, cómo funciona una trampa de antimateria tienes que mantenerla confinada pero sin que toque nada, cómo puedes mantener algo confinado sin que toque nada entonces hay una cosa que se llaman trampas de penning, no penning la de Big Bang Theory Penny, Penny, Penny, Si no es Penny terminado en ING y es un poco lo estándar, la tecnología estándar para este tipo de cosas que lo que hace es usar campos electromagnéticos. ¿Tienes que tener un campo magnético fuerte a lo largo del eje de la trampa? Que lo que hace es que estas partículas, que recordemos son partículas cargadas, son antiprotones porque tienen carga eléctrica. Entonces el campo magnético hace que se queden girando; al tener una carga eléctrica, se quedan girando en torno al campo y luego también tienen algo de precesión, de movimiento magnetrón se llama, ciclotrón y magnetrón se llaman estos movimientos. Y luego hay un campo eléctrico cuadrupolar que la tiene confinada en la dirección axial, que si se intenta ir mucho hacia, digamos, la dirección arriba-abajo. O sea, imaginemos que el campo magnético está en la dirección arriba-abajo; pues ese campo magnético la mantiene confinada en el plano horizontal y luego un campo eléctrico la mantiene confinada en la dirección arriba-abajo. Hasta aquí todo bien, esto funciona bastante bien, pero cuando estamos hablando de unas pocas partículas antimateria eso no es suficiente, sino que hay que ir a un paso más que es la trampa de Penning criogénica, que es la que tienen aquí, que viene a ser lo mismo pero además muy muy muy frío. Es decir, tienes que tener esos campos electromagnéticos total pero además tiene que estar a temperatura bajísima. ¿Por qué? Por tres razones. Primero, por evitar el ruido térmico del entorno. Quieres que esto esté lo más estable y lo más quieto posible. segundo, para poder mantener el vacío, tienes que hacer un vacío muy muy vacío porque cualquier molécula que haya por ahí moviéndose va a entrar en contacto con la antimateria y se va a aniquilar, entonces tiene que estar eso muy vacío y para que se mantenga vacío tiene que estar muy frío porque si no a poco que haya algo de temperatura hay esto como se llama, desorción creo que se llama, que es que las moléculas se sueltan de la superficie En la propia superficie de la trampa se van a liberar moléculas y quieres evitar eso Y luego por otra Parte, porque estos campos los generas con superconductores. O sea que parte de la trampa es todo un circuito superconductor que genera ese campo magnético tan fuerte. Un poco como los imanes con superconductores que hay en los aceleradores de partículas. Entonces, bueno, eso, lo de tener también un ruido térmico bajo es importante porque hay unos sensores que son los que controlan que realmente sigas teniendo dentro de esas partículas y esos sensores se basan en medir la carga de las partículas que tienes dentro. Entonces son extremadamente sensibles para poder detectar el paso de un antiprotón cerca y esos sensores solo funcionan si la temperatura es muy baja, el ruido térmico tiene que ser muy bajo. Entonces, en este caso, se mantiene toda la trampa a unos 8 Kelvin; 8 grados por encima del cero absoluto. 8 Kelvin es, bueno, una temperatura bajísima, o sea que esos son camiones como los de ultracongelados, muy fríos, más todavía que los de los ultracongelados. Entonces, al final, lo que ha hecho esta gente es meter todo eso, que normalmente tienes que tener un laboratorio entero para tener todo esto que he dicho. Así que si la trampa de Penning, que si los superconductores, que si el campo electromagnético y tal, todo eso, meterlo en un camión, tienes que meter en el container; lo que han hecho es miniaturizar todo eso que normalmente es un laboratorio entero. Lo miniaturizas de forma que en un container te puedas meter toda esa tecnología: el imán superconductor, el sistema criogénico de helio líquido, la cámara de vacío, las baterías. Olvide decirlo porque claro, todo eso consume energía mantener todo eso, entonces tienes que tener para alimentar todo eso pues usar un sistema de baterías y luego la estabilidad mecánica, o sea, tienes que tener. Una amortiguación brutal porque eso va a ir en un camión, va a pasar por baches, por... Ustedes imagínense, ¿no? Vas ahí con el camión... Se te sale la antimateria. Que llevas antimateria ahí. Se te sale ahí. Se te sale. Es como cuando vas detrás de un camión y te vas soltando gravilla o algo. Gravilla, sí. Me está dejando el coche, acaba de lavar el coche y me deja perdido de antimateria. Se te caen los protones. Oiga, se le están cayendo los protones por un lado. Se le están cayendo los antiprotones. Los antiprotones. Sí, los rayos ganda está que me quiten las manos. Usted quiere ver un antiprotón. Pues nada, que lo han hecho, que lo han conseguido. Han metido todo eso en un camión y lo han llevado a un sitio para otro. Los 92 antiprotones. O sea, que es un logro tecnológico tremendo, y claro, eso se hace porque al final tú quieres hacer cosas con esos antiprotones, quieres hacer medidas, quieres hacer experimentos de muy alta sensibilidad, pero claro, producirlo. es muy difícil, se producen en aceleradores de partículas, en el CERN son básicamente el antiprotón de acelerator y el ENA son los únicos sitios donde se generan esos antiprotones, pero luego hay otros laboratorios donde tienen la sensibilidad para hacer las…
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