Partículas de antimateria podrían formar nuevas moléculas
La definición de enlace químico –el concepto central de la química según el cual las moléculas se forman por la unión de átomos– ha sido ampliada por investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), quienes encontraron que en el universo existen otras partículas capaces de unir átomos para formar nuevas moléculas.
Así lo explica el profesor Andrés Reyes Velasco, del Departamento de Química de la U.N., quien fue invitado a la XXXI Conferencia Internacional sobre Colisiones Fotónicas, Electrónicas y Atómicas que se realizará en 2019 en Deauville, Francia.
El docente, líder del Grupo de Investigación de Química Cuántica y Computacional de la U.N., explicó que con este hallazgo se rompe el paradigma de la química según el cual las moléculas se forman por la unión de átomos por medio de enlaces químicos cuyos responsables son exclusivamente los electrones.
Mientras que un enlace covalente se define como la unión de átomos que comparten electrones y acumulan carga electrónica en la mitad de sus dos núcleos, la investigación realizada en la U.N. demuestra que el positrón cumple con las mismas características, con la diferencia de que se trata de enlaces de antimateria.
Partiendo de la hipótesis de que aunque dos átomos con carga negativa se repelen si se introduce una partícula positiva se favorecería un enlace entre ambos, el Grupo de Investigación realizó una serie de simulaciones en las que se demuestra que se forman nuevas especies, las cuales prefieren estar juntas.
Después de elevar la calidad de los cálculos se observó que los resultados se mantenían, a tal punto que se concluyó que la nueva especie que se formaba a partir de este proceso era estable.
El trabajo de los investigadores de la U.N., considerado como ciencia de frontera, ha sido publicado por la revista Angewandte Chemie, considerada como una de las más reconocidas en el mundo en el campo de la química.
Esta investigación –con la que se podrían hacer nuevos análisis de moléculas que combinan materia y antimateria– permitirá que los estudios en este campo avancen con mayor celeridad, además de ser un novedoso puente entre la química y la física de partículas, explica el profesor Reyes.
El efecto de los positrones
A partir del análisis de sistemas moleculares formados por átomos hechos de materia y sus opuestos (antimateria), el Grupo estudia aniones de hidrógeno –o átomos con carga negativa– para que interactúen con positrones, o partículas de antimateria.
Aunque el positrón tiene una masa y propiedades físicas iguales a las del electrón, su carga es la opuesta. Si bien puede ser generado en forma artificial, los positrones incluso suelen encontrarse en condiciones naturales.
Un ejemplo de ello es la técnica conocida como tomografía de emisión de positrones, usada con frecuencia en procedimientos médicos encaminados a evaluar el avance de tratamientos para combatir el cáncer.
La producción de este tipo de positrones se genera a partir de átomos radioactivos que al descomponerse liberan energía y forman nuevas partículas, que en este caso se inyectan al paciente unidos a una molécula de glucosa, que a su vez al descomponerse libera energía y otras partículas entre las que se encuentran los positrones.
Un software que interpreta la información de los rayos de luz liberados por positrones al chocar con electrones, reconstruye imágenes por medio de las cuales se puede establecer con alta precisión, y a escala tridimensional, dónde podría alojarse un tumor.
“Gracias a que la glucosa es consumida por aquellas células que tienen el metabolismo más acelerado, el procedimiento es muy común en análisis del cerebro o tumores cancerígenos”, precisa el docente.
En la actualidad un grupo de investigadores trabaja con positrones y con moléculas, pero ellos siempre han buscado estudiar otros fenómenos, destaca el profesor Reyes, y precisa que “nosotros les estamos diciendo que miren de nuevo, que hay nuevos fenómenos por ser estudiados, que tal vez estaban frente a sus ojos y no los veían”.