ALPHA se acerca a la antimateria

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Vivimos en un universo hecho de materia. Pero en el momento del Big Bang, la materia y la antimateria existían en cantidades iguales. Que la antimateria casi haya desaparecido sugiere que la naturaleza, por alguna razón, tiene una fuerte preferencia por la materia. Los físicos quieren saber por qué la materia ha reemplazado a su gemela antimateria, y esta semana la colaboración ALPHA en el CERN dio un paso más para desentrañar el misterio.

ALPHA, un experimento colaborativo internacional establecido en 2005, fue diseñado para atrapar y medir partículas de antihidrógeno con un experimento especialmente diseñado. Está retomando donde lo dejó su predecesor en la búsqueda de antimateria, ATHENA. La atención se centra en el antihidrógeno porque el hidrógeno es el elemento más frecuente en el universo y su estructura es muy conocida por los científicos.

Cada átomo de hidrógeno tiene un electrón orbitando alrededor de su núcleo. Disparar luz a los átomos excita al electrón, lo que hace que salte a una órbita más alejada del núcleo antes de que se relaje y regrese a su órbita de reposo emitiendo luz en el proceso. Se conoce la distribución de frecuencias de esta luz emitida; se ha medido con precisión y, en nuestro universo hecho de materia, es exclusivo del hidrógeno.

Una ilustración de hidrógeno y antihidrógeno. Crédito: USAF

La física básica dicta que el gemelo de antimateria del hidrógeno, el antihidrógeno, debe ser igualmente reconocible por tener un espectro idéntico. Es decir, si todo lo que sabemos sobre física de partículas es correcto. Captar y medir el espectro del antihidrógeno es el principal objetivo del grupo ALPHA.

ALPHA ha tomado las primeras medidas modestas de antihidrógeno. En el aparato ALPHA, el antihidrógeno queda atrapado por una disposición de imanes que afectan el campo magnético de los átomos. Las microondas sintonizadas a una frecuencia específica dirigidas a estos átomos de antihidrógeno invierten su orientación magnética, liberándolos. El antihidrógeno liberado se encuentra con el hidrógeno a medida que escapa y los dos se aniquilan entre sí, dejando un patrón bien conocido en los detectores de partículas que rodean el aparato.

El aparato capturó evidencia de las órbitas de salto de electrones en un átomo de antihidrógeno después de que la radiación de microondas cambiara su estado interno. El resultado prueba aún más la validez del enfoque de ALPHA, demostrando que el aparato tiene suficiente control y sensibilidad para llevar a cabo con éxito el experimento para el que fue diseñado. En el futuro, ALPHA se centrará en mejorar la precisión de sus mediciones de microondas para descubrir el espectro antihidrógeno utilizando láseres.

Los emocionantes resultados fueron difíciles de obtener ya que el antihidrógeno no existe en la naturaleza. Se fabrica en el aparato ALPHA a partir de antiprotones que se fabrican a su vez en el Antiproton Decelerator y positrones de una fuente radiactiva. Y tiene que tener un nivel de energía lo suficientemente bajo como para permanecer atrapado durante las mediciones. Pero está funcionando, y podría dar a los físicos la clave que necesitan para comprender el misterio del universo primitivo.

Fuente: CERN

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