MATERIA NEGATIVA

Mario Méndez Acosta

La ilusión de lograr aquello que las leyes de la física y la naturaleza del cosmos nos dicen que no se puede, ha llevado a muchos estudiosos, inconformes con esas restricciones, a proponer salidas teóricas que podrían cumplir tales sueños. La ilusión de obtener energía ilimitada, limpia y gratuita, de conocer el futuro, o más bien dicho, de saber los efectos antes de que las causas se materialicen, estimula la imaginación de muchos inconformes con el hecho de que, al menos en este universo, no se puede obtener algo a cambio de nada, o como lo expresan los anglohablantes, no existe tal cosa como un almuerzo gratuito.

Uno de los conceptos más interesantes propuestos dentro de esta corriente es el de la posible existencia de algo que se puede llamar «materia negativa». Se trata de agregados de partículas elementales, tal vez, organizadas en átomos, que tienen masa negativa. No hay que confundir la materia de masa negativa con la antimateria, esta última constituida por partículas de masa positiva, pero de carga eléctrica de signo opuesto a la de la materia común y corriente. Tampoco debe confundirse con la llamada materia oscura, que supuestamente aporta más del 90% de su masa a las grandes galaxias y que, como se ha comprobado, no se encuentra en las estrellas que las integran.

Un físico estadounidense y autor de ciencia ficción, el doctor Robert L. Forward, se ha dedicado a estudiar con toda profundidad y rigor las extrañas implicaciones de la existencia de la materia de masa negativa, su interacción con la materia de masa positiva y las fantásticas aplicaciones tecnológicas que podría tener en el diseño de un propulsor o motor para conducir naves interestelares con un altísimo rendimiento energético. El efecto clave que permitiría aprovechar la materia negativa, si ésta existiera, es que puede demostrarse analíticamente que un objeto de masa negativa rechazará gravitatoriamente tanto los objetos de masa negativa como de masa positiva. Es decir, en esta masa negativa, el vector de la fuerza de gravedad que actúa en un punto del campo que genera, tiene el signo cambiado o, más bien dicho, la dirección contraria. Por su parte, la materia común y corriente, con masa positiva, atraerá gravitacionalmente tanto otros objetos de masa positiva como aquéllos de masa negativa.

Lo anterior significa que si colocamos juntas dos esferas del mismo tamaño y densidad -flotando en el espacio, lejos de toda fricción y de la interferencia de la gravedad de la Tierra-, una de masa positiva y otra de masa negativa, la última será atraída por la de materia positiva, pero ésta a su vez será rechazada por la negativa y se alejará de ella de inmediato con igual aceleración, manteniéndose las dos a la misma distancia. Ambos objetos empezarán, entonces, a trasladarse con un movimiento uniformemente acelerado a lo largo del eje que une el centro de las dos esferas en dirección a la de materia positiva. Asimismo, se puede demostrar que este fenómeno respetaría las leyes de la conservación de la materia, la energía y el impulso.

Forward demuestra, además, que si a ambos objetos se les liga con un resorte tensado y enganchado a las dos esferas en cada extremo, la aceleración del movimiento se incrementa en la misma medida que la fuerza que se dé al resorte en tensión, por lo que la aceleración del par de esferas podría controlarse al regular la tensión del mismo resorte. Forward diseñó así un propulsor práctico que puede constituirse en un motor de una nave interestelar utilizable. Se trata del propulsor Nullor -o anulador-, consistente, ya no en dos esferas, sino en dos grandes anillos, uno hecho de materia positiva y el otro de materia negativa’ cuya distancia puede regularse.

Según Forward, con este diseño, en el punto medio del eje central, que une a su vez el centro de los huecos interiores de los dos grandes anillos, se produce una fuerza -una antiaceleración- que anula de manera exacta el efecto que tendría en un posible tripulante la aceleración de todo el sistema, convertido ya en nave interestelar; y de este modo desaparecería el inconveniente que limita el poder de aceleración de una nave de este tipo a la resistencia del ser humano. Dicha resistencia no es mayor a 10 veces la aceleración de la gravedad por un periodo no muy prolongado. El propulsor anulador permite aceleraciones ilimitadas y el traslado de un pasajero en un tiempo muy breve a cualquier punto de la Vía Láctea o de galaxias cercanas, todo esto sin violar ninguna ley de la conservación de la energía o restricción relativística.

Cada nave del tipo mencionado tiene una masa total igual a cero, por lo que en teoría puede acelerarse por arriba de la velocidad de la luz, dado que este límite sólo se aplica a objetos con masa y por lo tanto con inercia. Lo anterior también indica que en ese punto, entre los dos anillos, no se presentarán los efectos relativistas de desaceleración del transcurso del tiempo para el pasajero y, así éste experimentará el mismo transcurso del tiempo que percibe un observador en reposo relativo.

Lo anterior suena muy bien, y si acaso en el futuro existe una solución al problema del viaje interestelar práctico, tendrá que salir de un hallazgo o desarrollo exactamente de este tipo. Pero, de momento, el problema en este caso es dónde puede uno encontrar materia de masa negativa. Para los que han analizado de manera crítica las teorías de Forward, estas fabulosas conclusiones sólo revelan que algo como la materia de masa negativa no puede existir, y él replica que en el universo se han localizado, en las regiones intergalácticas, enormes zonas vacías, carentes totalmente de galaxias visibles, que actúan como burbujas en la enorme espuma cósmica. Si en tales burbujas existiera materia negativa, la distribución de las galaxias sería la que se observa.

Pero el problema es que esa materia oscura necesariamente tiene que tener masa positiva. El comportamiento de la expansión del universo a largo plazo muestra que la cantidad de masa en el mismo es mucho más elevada de lo que representan las galaxias visibles, y la materia oscura es de masa positiva.

La teoría de la supersimetría de la materia postula la existencia de todo un conjunto dual de partículas subatómicas, similar al que forman las partículas de materia común y corriente. Sin embargo, la conclusión que han sacado los teóricos es que esta materia, de existir en forma organizada, no interactuaría con la materia ordinaria, pasaría a través de ella, como si fuera un fantasma así, la única interacción sería el efecto gravitatorio que ejercerían una sobre otra, y éste resultaría de atracción. Esa materia dual no es la materia negativa que busca Forward.

En realidad, el problema de fondo está en que lo que le brinda masa a las partículas que la poseen, los bariones, parece que forman cierto campo creado por una partícula hipotética, llamada el bosón de Higgs -en honor del físico que la postuló, Peter Higgs, de la Universidad de Edimburgo. En el modelo estándar de las partículas elementales, ahora en vigor, no hay necesidad de postular un antibosón de Higgs, que otorgue masa negativa a las mismas y, así, el sueño de la materia negativa y del vuelo translumínico tendrán que esperar a otra solución teórica creíble más afortunada.

Referencias

Forward, Robert L. «The Negative Matter Space Drive», Analog, agosto de 1990.

Forward, Robert L. «Negative Matter Propulsion», Journal of Propulsion and Power, enero de 1990.

Lederman, Lean. The God Partic1e, Delta Books, 1993.