Sobre la antimateria

“Ahora mismo, la mayor parte de los físicos dirían que el hidrógeno y el anti-hidrógeno tienen las mismas propiedades”, dijo Gerald Gabrielse a Physorg.com, “Lo que es irresistible es que tenemos la oportunidad de – potencialmente – buscar diminutas diferencias”.

Gabrielse, profesor en la Universidad de Harvard, es el líder de la Colaboración ATRAP. Dicha colaboración consta de un grupo internacional que incluye a otros investigadores de Harvard así como del Forschungszentrum Jülich y la Universidad Johannes Gutenberg en Alemania, la Universidad de York en Toronto.

ATRAP trabaja con átomos muy fríos, y ha estado trabajando en estudios sobre antimateria. Recientemente, la Colaboración ATRAP demostró que es posible crear anti-hidrógeno de tal forma que pueda atraparse en ciertos campos magnéticos. Su trabajo se publicó en Physical Review Letters: “Antihydrogen Production within a Penning-Ioffe Trap (Producción de anti-hidrógeno en el interior de una trampa de Penning-Ioffe)”.

La antimateria es extremadamente rara; casi nada en el universo está hecho de antimateria. Además, cuando la antimateria entra en contacto con la materia normal, se aniquila, sin dejar nada pero liberando energía. Pero la antimateria ofrece un estudio interesante para muchos físicos. “Nuestras teorías más básicas predicen que la antimateria debería comportarse como la materia”, explica Gabrielse. Él y sus colegas creen que pueden haber encontrado una forma de atrapar anti-hidrógeno de forma que pueda estudiarse en detalle. “Esto es emocionante, debido a que muchos decían que era imposible producir antimateria en el entorno que nosotros lo hemos hecho”.

“Tenemos que ir paso a paso”, continúa Gabrielse. “Por ahora, ya hemos demostrado crear anti-hidrógeno en esta región donde el campo magnético está en su mínimo”.

Explica el proceso de crear anti-hidrógeno con la técnica ATRAP: Primero, los antiprotones son frenados bajando su temperatura hasta cerca de cuatro grados por encima del cero absoluto. Los positrones también son enfriados. “Lo siguiente es hacer que interactúen los antiprotones y positrones –a esto lo llamamos colisión”, dice Gabrielse. “Si lo hacemos a una energía lo bastante baja, hay una probabilidad de que se unan para formar un átomo de anti-hidrógeno”.

El problema es que, sin carga, el anti-hidrógeno es difícil de atrapar. La Colaboración ATRAP sorteó este problema “creando una trampa dentro de la trampa”, explica Gabrielse. Una trampa Penning, la cual está diseñada para los antiprotones y positrones, se sitúa dentro de una trampa Ioffe con cuatro polos portando corriente. Esto crea una región donde el campo magnético es mínimo. “Los átomos de anti-hidrógeno que se enfrían lo suficiente y en el estado cuántico adecuado preferentemente permanecerán en el lugar donde el campo magnético es más bajo”, explica Gabrielse. La trampa de Ioffe está diseñada para mantener el anti-hidrógeno, una vez formado, en su lugar.

Gabrielse apunta que no saben si han atrapado ya algo de anti-hidrógeno. “Nuestro primer pase en demostrar que podríamos producirlo bajo estas condiciones. Algunos decían que no podría hacerse, pero lo logramos. Estamos trabajando en hacer átomos de anti-hidrógeno más fríos que son más fáciles de “capturar” en la trampa”.

Una vez que hagamos esto, debería ser posible estudiar las propiedades del anti-hidrógeno y compararlo con las propiedades del hidrógeno. “si descubrimos que tienen propiedades diferentes”, dice Gabrielse, “tendrán grandes implicaciones a nivel fundamental. Si encontramos que son iguales, esa realidad confirma la teoría, también es una situación beneficiosa”.

Incluso aunque no hay unas aplicaciones obvias inmediatas para el anti-hidrógeno, Gabrielse cree que esta técnica puede moverse más allá del estudio de las partículas fundamentales con el tiempo: “Cuando se descubrió la resonancia magnética nuclear, Ed Purcell pensó que sólo sería buena para estudiar las partículas fundamentales, pero ahora las IRMs se usan a diario. Norman Ramsey no tenía ni idea de que su máser se incorporaría a la tecnología actual del GPS”.

“Nuestro diseño de trampa se usa ahora para analizar compuestos farmacéuticos y nuestros diseños de imanes se usan para hacer imanes de IRM que pueden colocarse más cerca de los ascensores y otras fuentes de campos magnéticos variables”, continúa Gabrielse.

“Estos descubrimiento a menudo llevan a nuevos inventos y técnicas que se convertirán en parte de nuestra vida cotidiana y nuestra cultura. Esa es la forma en que funciona la ciencia”.

Via Ciencia Kanija