La mejor ciencia, las preguntas que capturan y obligan a cualquier ser humano, está envuelta en el misterio. Si este hubiera sido el caso, los dos tipos de partículas se habrían aniquilado entre sí, dejando un Universo impregnado de energía.
Como lo atestigua nuestra existencia, eso no sucedió. De hecho, la naturaleza parece tener una preferencia de una parte en 10 mil millones por la materia sobre la antimateria. Es uno de los mayores misterios de la física moderna.
Pero el Gran Colisionador de Hadrones está trabajando duro, literalmente llevando la materia al límite, para resolver este misterio cautivador. Esta semana, el CERN creó un haz de átomos de antihidrógeno, permitiendo a los científicos tomar medidas precisas de esta evasiva antimateria por primera vez.
Las antipartículas son idénticas a las partículas de materia, excepto por el signo de su carga eléctrica. Entonces, mientras que el hidrógeno consiste en un protón cargado positivamente orbitado por un electrón cargado negativamente, el antihidrógeno consiste en un antiprotón cargado negativamente orbitado por un anti-electrón cargado positivamente, o un positrón
Si bien la antimateria primordial nunca se ha observado en el Universo, es posible crear antihidrógeno en un acelerador de partículas mezclando positrones y antiprotones de baja energía.
En 2010, el equipo de ALPHA capturó y retuvo átomos de antihidrógeno por primera vez. Ahora el equipo ha creado con éxito un haz de partículas de antihidrógeno. En un artículo publicado esta semana en Nature Communications, el equipo de ALPHA informa la detección de 80 átomos de antihidrógeno a 2.7 metros aguas abajo de su producción.
"Esta es la primera vez que hemos podido estudiar el antihidrógeno con cierta precisión", dijo el portavoz de ALPHA Jeffrey Hangst en un comunicado de prensa. "Somos optimistas de que la técnica de captura de ALPHA producirá muchas de esas ideas en el futuro".
Uno de los desafíos clave es mantener el antihidrógeno alejado de la materia ordinaria, para que los dos no se aniquilen entre sí. Para hacerlo, la mayoría de los experimentos usan campos magnéticos para atrapar átomos de antihidrógeno lo suficiente como para estudiarlos.
Sin embargo, los campos magnéticos fuertes degradan las propiedades espectroscópicas de los átomos de antihidrógeno, por lo que el equipo de ALPHA tuvo que desarrollar una configuración innovadora para transferir los átomos de antihidrógeno a una región donde pudieran estudiarse, lejos del campo magnético fuerte.
Para medir la carga de antihidrógeno, el equipo de ALPHA estudió las trayectorias de los átomos de antihidrógeno liberados de la trampa en presencia de un campo eléctrico. Si los átomos de antihidrógeno tuvieran una carga eléctrica, el campo los desviaría, mientras que los átomos neutros no se desviarían.
El resultado, basado en 386 eventos registrados, da un valor de la carga eléctrica de antihidrógeno a -1.3 x 10-8. En otras palabras, su carga es compatible con cero a ocho decimales. Aunque este resultado no es sorprendente, dado que los átomos de hidrógeno son eléctricamente neutros, es la primera vez que la carga de un antiatomo se mide con tanta precisión.
En el futuro, cualquier diferencia detectable entre la materia y la antimateria podría ayudar a resolver uno de los mayores misterios de la física moderna, abriendo una ventana a un nuevo reino de la ciencia.
El artículo ha sido publicado en Nature Communications.
