Un dos retos aos que se enfrontan os físicos é explicar por que a materia sobreviviu á antimateria tras o Big Bang, cando se supón que se deberían aniquilar mutuamente. Calquera avance para comprender as propiedades da antimateria, como o que agora se conseguiu no Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), resulta de gran importancia para comprender mellor esta substancia constituída de antipartículas.
Mediante técnicas espectroscópicas, a colaboración científica internacional ALPHA do CERN rexistrou a medición máis precisa de antimateria. O estudo publícase esta semana na revista Nature.
Para a observación, os científicos estudaron preto de 15.000 átomos de antihidróxeno durante 10 semanas
“Usando antihidróxenos, demostramos que a antimateria pódese medir de forma similar á materia, logrando a mellor e máis precisa medida feita ata agora sobre a antimateria”, explica á Axencia Sinc Jeffrey Hangst, un dos investigadores do proxecto e profesor de Física e Astronomía na Universidade Aarhus de Dinamarca.
En espectroscopía, as propiedades das transicións atómicas analízanse mediante a excitación de átomos ‘normais’ cun láser e examinando daquela como absorben ou emiten luz. Aínda que a mesma técnica pódese aplicar ao estudo dos antiátomos, a antimateria é moito máis difícil de producir e atrapar, polo que é máis complicado determinar as súas propiedades.
En 2017, a colaboración ALPHA xa observara experimentalmente nos antihidróxenos a denominada transición 1 S-2 S, onde estes átomos de antimateria (formados por un antiprotón e un antielectrón) pasaban dun estado fundamental a outro excitado. Agora o que conseguiu Jeffrey Hangst e os seus colegas é caracterizar de forma detallada un dos compoñentes hiperfinos desa transición.
Os autores estudaron preto de 15.000 átomos de antihidróxeno, atrapados magnéticamente nun volume cilíndrico de 280 mm de longo e cun diámetro de 44 mm, durante 10 semanas. Os resultados revelaron que a frecuencia de resonancia ou máxima oscilación da transición 1 S-2 S para o antihidróxeno coincide coa frecuencia esperada para esta mesma transición no seu homólogo da materia, o hidróxeno, cunha precisión de dous partes nun billón.
Futuros retos da antimateria
Entre os próximos retos para comprender mellor a antimateria, Hangst adianta que estudarán máis transicións de estado nos átomos de antihidróxeno. “Xa atopamos algunhas. Poderíase usar a analoxía da luz, onde hai diferentes cores aínda que non todo o espectro é visible”, compara o investigador.
Outro dos proxectos nos que o equipo se involucrou é analizar como a antimateria reacciona ante a gravidade, como comenta Hangst: “Queremos estudar que pasará cando a deixemos caer. Para iso estamos a construír unha máquina que atrapará a antimateria e logo vaina soltar. Este experimento chámase Alpha G, pola ‘ g’ de gravidade”.
De momento, a investigación presentada esta semana encádrase dentro da ciencia básica: “Non pensamos en aplicacións co noso traballo, senón sobre a natureza do universo e como o espazo e o tempo se comportan dunha maneira moi fundamental”, conclúe o científico de ALPHA.
