Hace poco os hablamos de lo que era la antimateria y seguro que muchos de vosotros os preguntasteis para qué podía servir una sustancia que nada más entrar en contacto con la materia ordinaria se aniquila de forma violenta.Hoy vamos a explicaros cómo la antimateria puede utlizarse en Medicina gracias, precisamente, a esas reacciones violentas que provoca.
Seguro que habéis oído hablar de las técnicas de radiodiagnósico (Los rayos X, el escáner, la resonancia…), especialmente si veis la serie House o los deportes después de un partido contra Holanda. Una de esas técnicas es el PET (tomografía por emisión de positrones), que utiliza antimateria para detectar tumores en el paciente.
Antes de hacer un PET se le inyecta al paciente una pequeña cantidad de elementos radiactivos que emiten, de manera natural, positrones (que, como recordaréis, son la anti-partícula de los electrones). Suelen inyectarse formando parte de moléculas como la glucosa ya que las células enfermas de cáncer consumen mucha más glucosa que las sanas. Así, la molécula radiactiva se acumula en las zonas enfermas y, ahí, emite positrones.
Los positrones se aniquilan con los electrones de las células del paciente y emiten energía en forma de rayos gamma. Basta con colocar un detector capaz de ver estos rayos alrededor del paciente y tratar los datos con un programa informático para localizar dónde está la zona enferma. Por ejemplo, en la imagen se ve un páncreas dañado.
Espero que hayáis entendido el funcionamiento de los PET. Si tenéis alguna duda, escribidnos en los comentarios, en Facebook o en Twitter.
Fotos: Universidad de Columbia y Jens Langner
IX. Energías descomunales
Inalterados por los campos magnéticos del Universo, los fotones gamma viajan por el cosmos. Los más energéticos pueden iniciar destellos de luz Cherenkov al entrar en la atmósfera debido a las lluvias de partículas secundarias que producen. Para cazar esta débil traza se han inventado nuevos y revolucionarios telescopios con detectores de alta velocidad de respuesta.
Algunas estrellas como los púlsares son auténticas catapultas cósmicas, emitiendo partículas y fotones de muy alta energía. Desde tierra, o desde el espacio, nuevos telescopios gamma permiten desentrañar los procesos de aceleración que tienen lugar en el seno de estas estrellas ultra densas. Campos magnéticos intensos combinados con la frenética rotación de los púlsares son los responsables de estas emisiones. El experimento CTA (un conjunto de telescopios Cherenkov con detectores extraordinariamente sensibles) permitirá avanzar en la comprensión de la física de agujeros negros, objetos compactos, supernovas…
Imágenes: «Conjunto de telescopios Cherenkov CTA» (AspERA) y «Representación de un púlsar» (NASA).
VI. …y desde cataclismos cósmicos
Explosiones de supernovas, púlsares, núcleos galácticos activos, agujeros negros… El Universo está poblado de fenómenos de extrema violencia que producen partículas de una energía colosal y que nos bombardean a velocidades cercanas a la de la luz. Estos mensajeros nos revelan los mecanismos íntimos de estos auténticos monstruos cósmicos.
En el año 1006, surgió en el cielo una estrella que era visible durante el día y superó el brillo de Venus en la noche: era una supernova, la explosión de una estrella 7000 años antes, que dejó en el cielo una esfera en expansión de 60 años luz de diámetro, todavía hoy observable. En 2003 el telescopio HESS hizo el primer mapa en rayos gamma de los restos de otra supernova que apareció en la constelación de Escorpio en el año 393. Estas observaciones han demostrado que estas explosiones de estrellas generan partículas cargadas que son aceleradas a muy altas energías y que pueden ser el origen de parte de la radiación cósmica en nuestra galaxia.
En Electrones ya hablamos de la Supernova 1006 hace un año y medio. ¿Te acuerdas?
Imágenes: «Imagen compuesta de la supernova 1006», de CXC/NRAO/NOAO/AURA/Ciel et Espace-NASA y «Restos de una supernova en rayos gamma», del telescopio HESS (High Energy Stereoscopic System) en Namibia.
IV. Más respuestas
Hoy en día, físicos y astrónomos ya no están solos para acumular incansablemente medidas que permitan predecir mejor la naturaleza, o esperar noches enteras para observar un fenómeno celeste. Telescopios, satélites y detectores ultrasensibles les permiten observar objetos invisibles o atrapar partículas esquivas con energías que en ocasiones, es imposible reproducir en la Tierra.
Para confirmar y desarrollar nuestras teorías, necesitamos realizar experimentos centrados en fenómenos poco probables, o en la detección de partículas muy difíciles de observar, como neutrinos. Rayos cósmicos de muy alta energía, cuyo origen es todavía incierto, a partículas exóticas, desde ondas gravitacionales a rayos gamma, todos estos nuevos mensajeros cósmicos son fuentes de información valiosísima clave para entender la naturaleza del mundo que nos rodea. Nos ayudan a entender la estructura del Universo a gran escala, y el funcionamiento de la materia a las más pequeñas escalas. La Física de Astropartículas es la Ciencia de los dos infinitos, lo infinitamente grande y lo infinitamente pequeño.
Imagen: «Un agujero negro supermasivo acelerando partículas» de PBS.org