Antimateria Atom Medido Por Primera Vez

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El antihidrógeno, el socio de la antimateria del hidrógeno, se ha medido en el cern.

Los científicos han tomado la primera medida de un átomo hecho de antimateria.

Esta medida, aunque no es muy precisa, representa un primer paso hacia la posibilidad de estudiar los átomos de la antimateria en detalle, un objetivo necesario para comprender por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria, su misterioso hermano.

Se cree que todas las partículas de materia tienen parejas de antimateria con la misma masa pero carga opuesta. Cuando estas parejas se encuentran, se aniquilan mutuamente para convertirse en energía pura.

Los científicos creen que el universo contenía partes iguales de materia y antimateria justo después del Big Bang, que se cree que comenzó todo hace 13.7 mil millones de años. Pero desde el principio, la mayor parte de la materia y la antimateria se destruyeron mutuamente, dejando atrás un ligero exceso de materia que se convirtió en las estrellas y galaxias que existen en la actualidad.

Por qué la materia ganó este duelo cósmico es un misterio.

El experimento ALPHA en el laboratorio de física del CERN en Ginebra, Suiza, atrapa la antimateria exótica para estudiar en qué se diferencia de la materia.

El experimento ALPHA en el laboratorio de física del CERN en Ginebra, Suiza, atrapa la antimateria exótica para estudiar en qué se diferencia de la materia.

Crédito: CERN

Trampa de antimateria

En un estudio anterior, los físicos del laboratorio suizo del CERN lograron atrapar los átomos de antihidrógeno durante varios minutos mediante el uso de campos magnéticos para mantenerlos suspendidos en un solo lugar.

Un átomo de antihidrógeno es el análogo del hidrógeno, el átomo más simple entre los elementos. Cuando el hidrógeno contiene un protón y un electrón, el antihidrógeno se compone de un antiprotón y un positrón (la pareja de antimateria del electrón). [Física loca: las pequeñas partículas más frescas de la naturaleza]

En la nueva investigación, los físicos descubrieron que podían emitir una luz de microondas de una frecuencia específica a un átomo de antihidrógeno, disparando su giro. Esto hace que la orientación magnética de la partícula cambie, y la trampa magnética que la contenía ya no funciona. El antiatom es libre de volar y golpear las paredes de su trampa, que están hechas de materia. Cuando choca con un átomo en la pared, el antiatom es aniquilado junto con el átomo, creando una firma que los físicos son capaces de detectar.

"Hemos hecho una medición", dijo Jeffrey Hangst, de la Universidad Aarhus de Dinamarca, portavoz del experimento ALPHA del laboratorio CERN. "En cuanto a la precisión, no compite con la materia, pero es la única que se ha hecho con antimateria".

El experimento demuestra que es posible cambiar las propiedades internas de un antiatom al iluminarlo. Este es el primer paso hacia la aplicación de un método de medición detallado llamado espectroscopia, que consiste en sintonizar la luz a una frecuencia muy específica para que pueda excitar el positrón del antiatom a un nivel de energía más alto, u órbita. Después de que el positrón excitado salta a una órbita más alta, retrocederá y emitirá la energía extra como luz, y los científicos medirán la frecuencia de la luz.

Espectro de antimateria

"Ahora estamos en el negocio de hacer espectroscopia de antimateria", dijo Hangst a WordsSideKick.com. "Ahora seguimos avanzando para hacerlo más y más preciso".

La mejor teoría actual de la física de partículas se llama el Modelo Estándar, y predice un espectro idéntico a partir del hidrógeno y el antihidrógeno. Los científicos deben medir con precisión el verdadero espectro de antihidrógeno para comparar los dos y probar esta teoría.

"Estamos buscando cambios muy pequeños que se manifiestan en una nueva física diferente entre los dos", dijo Hangst.

Si los encuentran, pueden estar más cerca de resolver uno de los dilemas cósmicos finales.

"Sabemos que hay algo que nos falta", dijo Hangst. "Sabemos que no entendemos todo sobre la antimateria porque no podemos explicar lo que sucedió después del Big Bang".

La mejor suposición de los físicos es que las dos partículas se comportan de manera ligeramente diferente, por ejemplo, al decaer a diferentes velocidades.

Los investigadores informaron sus hallazgos en línea hoy (7 de marzo) en la revista Nature.

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