Nuevo método de antimateria podría proporcionar “una ventaja experimental importante”
Un antihidrógeno está formado por un antiprotón y un positrón. (Crédito de gráfico: Wikipedia)
Los investigadores han propuesto un método para la refrigeración de antihidrógeno atrapado que, consideran puede proporcionar “una gran ventaja experimental” y ayudar a mapear las misteriosas propiedades de la antimateria que hasta la fecha siguen siendo elusivas.
El nuevo método, desarrollado por un grupo de investigadores de los EE.UU. y Canadá, podría potencialmente enfriar átomos atrapados de antihidrógeno a temperaturas inferiores a 25 veces lo ya alcanzado, haciéndolos mucho más estables y mucho más fáciles de experimentar.
El método sugerido, publicado el 7 de enero de 2013, en el journal de IOP Publishing, Journal of Physics: Atomic, Molecular and Optical Physics, implica un láser que se dirige a átomos de antihidrógeno para darles un “retroceso”, haciendo que se pierda energía y se enfrien.
Átomos de antihidrógeno se forman en una trampa de vacío ultra elevado mediante la inyección de antiprotones en plasma de positrones. Un proceso atómico hace que el antiprotón capture un positrón que da un átomo de antihidrógeno excitado electrónicamente.
Típicamente, los átomos de antihidrógeno tienen una gran cantidad de energía en comparación con la profundidad de captura que puede distorsionar las mediciones de sus propiedades. Ya que sólo es posible atrapar muy pocos átomos de antihidrógeno, el método principal para la reducción de las altas energías láser es enfriar los átomos a temperaturas extremadamente bajas.
El co-autor del estudio, el profesor Francis Robicheaux de la Universidad de Auburn en los EE.UU., dijo: “Al reducir la energía de antihidrógeno, debería ser posible realizar mediciones más precisas de todos sus parámetros. Nuestro método propuesto podría reducir la energía media de antihidrógeno atrapado por un factor de más de 10.
“El objetivo final de los experimentos de antihidrógeno es comparar sus propiedades con las del hidrógeno. Antihidrógeno más frío será un paso importante para lograr esto.”
Este proceso, conocido como refrigeración Doppler, es un método establecido para refrigeración de átomos, sin embargo, debido a los parámetros restringidos que se necesitan para atrapar antimateria, los investigadores tienen que estar absolutamente seguros de que es posible.
“No es trivial hacer la cantidad necesaria de luz láser a una longitud de onda específica de 121 nm. Incluso después de hacer la luz, será difícil engranarla con un experimento de captura de anti-hidrógeno. Haciendo los cálculos, hemos demostrado que este esfuerzo merece la pena,” continuó el profesor Robicheaux.
A través de una serie de simulaciones por computador, demostraron que los átomos de antihidrógeno pueden ser enfriados a alrededor de 20 millikelvin; átomos de antihidrógeno atrapados hasta ahora tienen energías de hasta 500 millikelvin.
En 2011, los investigadores del CERN informaron que habían atrapado antimateria por más de 1000 segundos – un record. Un año después, los primeros experimentos se realizaron en antihidrógeno, mientras estaba atrapado entre una serie de imanes.
A pesar de que los procesos que controlan la captura son desconocidas, los investigadores creen que el enfriamiento por láser debe aumentar la cantidad de tiempo que el antihidrógeno puede ser atrapado.
“Cualesquiera que sean los procesos, teniendo movimientos lentos y más profundamente atrapados, el antihidrógeno debería reducir la tasa de pérdida,” dijo el profesor Robicheaux.
Atomos de antihidrógeno más fríos también podrían ser utilizados para medir la propiedad gravitacional de la antimateria. “Nadie ha visto jamás a la antimateria en realidad cayendo en el campo de la gravedad,” dijo el co-autor, el Dr. Makoto Fujiwara del TRIUMF, Laboratorio Nacional de Canadá de Partículas y Física Nuclear. “El enfriamiento láser sería un paso muy importante hacia este tipo de observaciones”.
Hechos de la Antimateria:
• Cada partícula tiene una antipartícula. Por ejemplo, la antipartícula del electrón es el positrón y una antipartícula del protón es un antiprotón.
• Una antipartícula es exactamente la misma que su partícula correspondiente, pero lleva una carga opuesta.
• Si una partícula y su antipartícula correspondiente se encuentran, se destruyen mutuamente. Esto se conoce como aniquilación.
• La combinación de un positrón y un antiprotón crea antihidrógeno.
• Las teorías sugieren que tras el Big Bang, cantidades iguales de materia y antimateria deberían haberse formado. Como hoy día el Universo está compuesto casi en su totalidad de materia, sigue siendo un gran misterio por qué no tenemos esta simetría.
• Científicos, como la colaboración ALPHA del CERN, han estado tratando de medir las propiedades de anti-hidrógeno para encontrar pistas sobre por qué existe esta asimetría.
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