Para estudiar la antimateria, primero debes ralentizarla

En julio de 2018, los físicos del CERN intentaron ralentizar las partículas de antimateria que se movían a velocidades vertiginosas como parte de una colaboración internacional llamada ALPHA. El objetivo era entonces darse tiempo para analizarlos. Los resultados de este trabajo se publicaron en la revista Nature.

El misterio de la asimetría materia / antimateria

La antimateria es un espejo de la materia. Imagínese las mismas partículas, pero con cargas opuestas. Mientras que los electrones de materia tienen carga negativa, los positrones de antimateria (o antielectrones) tienen carga positiva. O mientras los protones tienen carga positiva, sus antiprotones tienen carga negativa, etc.

La materia y la antimateria se produjeron en la misma cantidad en el momento del Big Bang. Sin embargo, no se comportaron de la misma manera. Si los dos materiales se encuentran, se aniquilan entre sí. Sin embargo, en el primer segundo después del Big Bang hace 13,77 mil millones de años, sabemos que la materia ha ganado su partido contra la antimateria.

Así, al final de este proceso de aniquilación, en lugar de la desaparición de todo este pequeño mundo, quedó así un excedente de materia. Por eso todavía estamos aquí para hablar de ello. Sin este desequilibrio inicial, el universo no existiría. La pregunta es : ¿Por qué ocurrió tal desequilibrio en primer lugar?

Por ahora, los cosmólogos todavía lo ignoran. Para darnos los medios para comprender este enigma, debemos estudiar la antimateria. Evidentemente, esta no es una tarea fácil. Como se dijo anteriormente, el las antipartículas se aniquilan en presencia de materia. Además, ellos moverse a velocidades vertiginosas.

Por tanto, la idea es producirlos o capturarlos y luego ralentizarlos lo suficiente para poder analizar sus propiedades.

En la vida cotidiana, tendrá menos tiempo para apreciar un hermoso automóvil acelerando a toda velocidad que si el mismo automóvil comienza a frenar al acercarse a un semáforo en rojo. Es lo mismo en la física cuántica: cuanto más tiempo tenga para observar una determinada propiedad, más precisa será su medición.

materia de antimateria del Big Bang
Ilustración del artista de Big Bang. Crédito: ESA

Reducir la velocidad de una antipartícula a la velocidad de un guepardo

Durante las últimas décadas, nuestra capacidad para experimentar con esta antimateria se ha incrementado dramáticamente. El último proyecto, ALPHA, “retoca” en el CERN con átomos deantihidrógeno (un positrón que orbita un antiprotón, como un electrón que orbita un protón en un hidrógeno regular).

Capturado por primera vez en 2011, el antihidrógeno de hecho se presenta como un candidato de elección para tal experimento, porque es elantiatom más simple. Que no cunda el pánico, las cantidades producidas son minúsculas.

Como parte de este proyecto, los físicos del CERN atraparon estos antátomos en un campo magnético antes de bombardearlos con fotones (partículas de luz) disparados por un láser. “Una vez que los fotones golpean los átomos, los excitan y cambian sus movimientos.“, Explica Takamasa Momose, uno de los principales protagonistas de este trabajo.

Cuando están atrapados, los antihidrógenos viajan a poco más de 300 km / h. Al controlar la luz, los investigadores aquí se han proporcionado los medios para reducir su velocidad a aproximadamente la velocidad de un guepardo, reduciendo así su temperatura.

Los físicos han demostrado así su capacidad para manipular el movimiento de átomos de antimateria mediante luz láser. Este trabajo allanará el camino para futuros experimentos potencialmente revolucionarios. Uno de ellos será lanzar anti-átomos al espacio vacío y ralentizarlos para analizar cómo caen bajo el efecto de la gravedad.