El CERN observa por primera vez una transición electrónica del hidrógeno en antimateria

Publicado 23/08/2018 16:12:32CET
Jeff Hangst, portavoz de ALPHA en el laboratorio de antimateria del CERN
BRICE, MAXIMILIEN; ORDAN, JULIEN MARIUS

   MADRID, 23 Ago. (EUROPA PRESS) -

   Científicos de la Universidad de Swansea que trabajan en el laboratorio de física de partículas del CERN, han observado por primera vez la transición electrónica Lyman-alpha, que se produce en el hidrógeno, en un átomo de antihidrógeno, la contraparte de la antimateria del hidrógeno, lo que podría suponer el descubrimiento de diferencias aún no vistas entre el comportamiento de la materia y la antimateria.

   Según informa el CERN, la transición de Lyman-alpha (o 1S-2P) es una de varias en la serie de transiciones electrónicas Lyman descubiertas en hidrógeno atómico hace poco más de un siglo por el físico Theodore Lyman. La transición ocurre cuando un electrón salta del nivel de energía más bajo (1S) a un nivel de energía más alto (2P) y luego vuelve al nivel de 1S al emitir un fotón a una longitud de onda de 121.6 nanómetros.

   Se trata de una transición especial. En astronomía, permite a los investigadores explorar el estado del medio que se encuentra entre las galaxias y los modelos de prueba del cosmos. En estudios de antimateria, podría permitir mediciones precisas de cómo responde el antihidrógeno a la luz y la gravedad.

   Así, encontrar una pequeña diferencia entre el comportamiento de la antimateria y la materia podría sacudir los cimientos del Modelo Estándar de la física de partículas y quizás arrojar luz sobre por qué el universo está compuesto casi por completo de materia, aunque se debieron haber producido cantidades iguales de antimateria en el Big Bang.

   Los científicos estaban trabajando como parte de la colaboración ALPHA, que está formada por investigadores y grupos de más de una docena de instituciones de todo el mundo, con el contingente del Reino Unido dirigido por el profesor Mike Charlton de la Universidad de Swansea.

   El equipo ALPHA produce átomos de antihidrógeno al tomar antiprotones del Decelerador Antiprotón (AD) del CERN y unirlos con positrones de una fuente de sodio-22. Luego confina los átomos de antihidrógeno resultantes en una trampa magnética, lo que les impide entrar en contacto con la materia.

   Para el experimento, los físicos acumularon alrededor de 500 átomos de antihidrógeno en la trampa. Al iluminar los átomos atrapados con varios colores de luz UV, el equipo pudo excitar los átomos de antihidrógeno. Estos átomos excitados ya no están atrapados dentro del aparato y, al estar compuestos de antimateria, se anulan rápidamente con la materia circundante del equipo y se detectan.

   Esta observación es significativa ya que es una prueba más de que una propiedad del antihidrógeno está en sintonía con la del hidrógeno. Aunque la precisión en la medición de la transición no es tan alta como la alcanzada en el hidrógeno, el hallazgo representa un paso tecnológico fundamental hacia el uso de la transición Lyman-alpha para enfriar grandes muestras de antihidrógeno utilizando una técnica conocida como enfriamiento por láser.

   Además, supone un paso clave hacia la producción de átomos de antihidrógeno ultrafríos, lo que mejorará en gran medida la capacidad de controlar, manipular y realizar más estudios de precisión sobre el antiátomo.

   "Esto representa otro avance histórico en la física atómica, que debería abrir el camino a la manipulación de las energías cinéticas de los antiátomos atrapados", afirma el profesor Mike Charlton.

   Tal y como asegura el portavoz de ALPHA, Jeffrey Hangst, el siguiente paso es el enfriamiento por láser, que en su opinión "cambiará las reglas del juego para la espectroscopía de precisión y las mediciones gravitacionales". Además de seguir estudiando el antihidrógeno, el equipo ALPHA tratará de estudiar el efecto de la gravedad de la Tierra en el antiátomo.