Hasta el siglo XX, la física sólo se ocupaba de la materia y sus interacciones con la energía y el universo. Sin embargo, en la últimas décadas los físicos han tenido que redefinir el concepto de materia, y acotarlo a materia ordinaria, porque han ido apareciendo nuevos tipos que necesitan su propio apellido: la materia oscura, la antimateria, la materia exótica … Y sin duda, entre todos los nuevos tipos de materia, el menos conocido y más radicalmente diferente sería la materia extraña, pues rompería literalmente nuestras leyes de la física.
Eso sería así si alguna vez llegase a detectarse la existencia de materia extraña, que fue propuesta por primera vez en 1978 por dos científicos del MIT, tras realizar un viaje teórico al corazón de una estrella de neutrones (que viene a ser como el cadáver de una estrella supergigante masiva).
Las estrellas viven entre dos fuerzas: una de expansión, impulsada por las reacciones nucleares de su interior; y otra de compresión, provocada por la gravedad. Cuando las estrellas agotan su combustible, la fuerza de gravedad comienza a comprimir la estrella moribunda. La compresión es brutal: de una estrella como nuestro Sol (con un diámetro de casi un millón y medio de kilómetros) queda un cadáver de apenas el tamaño de una ciudad (una docena de kilómetros).
El pulsar de Vela es una estrella de neutrones que gira a gran velocidad sobre sí misma. Crédito: NASA
La presión pone al límite a la materia y la rompe. En una primera fase la compresión es tan grande que no queda espacio entre átomos, que tratan de aguantar (pegados nube electrónica con nube electrónica), pero la gravedad es lo suficientemente fuerte para romper esa barrera y comprimir los átomos hasta que sus núcleos están pegados. En este proceso casi todos los electrones y positrones se convierten en neutrones, quedando tan solo un tejido ultra compacto de neutrones.
A la materia que compone una estrella de neutrones se le llama neutronio, que llama la atención por su densidad. Una taza de café de neutronio pesa tanto como toda la montaña Everest, pues la estrella ha comprimido todas las partículas de una montaña al espacio que ocupa una taza de café.
Un restaurante de pasta nuclear
En el corazón de las estrellas de neutrones, el neutronio se encuentra en dos fases (de forma parecida al hielo y el agua) que genera curiosas formas cuanto más profundo observamos la estrella. Cerca de la superficie, el neutronio es homogéneo, pero pronto aparecen unas pequeñas esferas, parecidas a ñoquis. Si seguimos profundizando, los ñoquis preceden a unas estructuras cilíndricas parecidas a espaguettis y después aparecen unas láminas idénticas a las de una lasaña. Oportunamente, a esta despensa neutrónica se le conoce como pasta nuclear.
Las cosas se ponen extrañas
Cerca del núcleo las cosas se vuelven más raras. La presión es tan extrema que ni los neutrones son capaces de mantenerse estables; en ese momento se desmontan en su elementos fundamentales, los quarks, formando un océano de partículas subatómicas. Bajo esa presión hay un tipo de quarks que pueden mantenerse estables, los quarks extraños. Agrupados forman la materia extraña, un material perfectamente denso, estable y literalmente indestructible.
Una de las características más bizarras de la materia extraña es que es contagiosa. Según la hipótesis de Barry Freedman y Larry McLerran, el contacto de materia extraña con materia normal genera más materia extraña. Similar al cuento del rey Midas, todo lo que toca se convierte en materia extraña. Es algo así como el fuego en un incendio, a la suficiente temperatura el fuego convierte todo a su alrededor en fuego pero a nivel cuántico.
Un universo de materia extraña
Sólo hay un objeto del que es más difícil escapar que de una estrella de neutrones, son los agujeros negros. En principio, la materia extraña parece estar confinada en un sitio seguro donde no poder contagiar al universo. Sin embargo, como en las películas carcelarias, un cúmulo de circunstancias pueden permitir una audaz fuga.
A menudo, las estrellas de neutrones interactúan con una compañera de la misma naturaleza, y lo que comienza como un inocente baile estelar, termina como uno de los fenómenos más violentos del universo: la colisión de dos estrellas de neutrones. Tal es la energía liberada que en la Tierra llegamos a detectar ondas gravitatorias, distorsiones mismas en el tejido de la realidad procedentes de estos encuentros.
Es la oportunidad para la materia extraña de escapar de su confinamiento. Disparados a gran velocidad, escapan retales de materia extraña moviéndose a gran velocidad por el espacio como un dardo envenenado, a estos proyectiles se les conoce como strangelets.
Si uno de estos strangelets chocara con algo como una estrella o un planeta tardaría apenas segundos en que una reacción convirtiera toda la materia ordinaria en una bola de materia extraña, comprimiendo brutalmente el objeto alcanzado. Esta reacción generaría nuevos strangelets que saldrían disparados nuevamente en todas direcciones, formando una reacción en cadena. Solo sería cuestión de tiempo que todos los objetos del universo se contagiaran y se convirtieran en materia extraña.
¿A salvo de la materia extraña?
Las colisiones de estrellas de neutrones no son raras, podría haber strangelets volando como balas perdidas por toda la galaxia, pero el espacio entre estrellas es muy grande y acertar en algún sistema planetario es muy improbable. Del mismo modo, aunque los modelos que predicen la existencia de los quarks extraños son sólidos, no está tan claro que esta materia extraña pueda mantenerse fuera del núcleo de las estrellas de neutrones. Los strangelets son solo una idea que tiene algún sustento teórico pero que no está probada. Podemos respirar materia gaseosa tranquilos… de momento.
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