Autor: Eduardo Martínez - Tendencias Cientificas

Consiguen en laboratorio 50.000 átomos de antimateria

La gran cuestión a descubrir ahora es si la antimateria conserva las simetrías básicas de la física

 Cien años después del nacimiento de Paul Dirac, que en los años veinte anticipó la existencia de la antimateria, un grupo de científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), con sede en Ginebra, ha conseguido fabricar 50.000 átomos de anti-hidrógeno en un día, lo que abre nuevas posibilidades a la comprensión del Universo y de su predilección por la materia frente a la antimateria. Por Eduardo Martínez.

Un equipo de 39 científicos de nueve instituciones diferentes ha conseguido por vez primera producir 50.000 átomos de anti-hidrógeno en un día, lo que constituye todo un acontecimiento científico que explica la revista Nature.

El equipo de científicos trabaja en el Desacelerador de Antiprotones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), con sede en Ginebra, y el descubrimiento constituye la primera producción controlada de grandes cantidades de anti-hidrógeno de baja energía.

El resultado, totalmente inesperado, del experimento, se obtuvo como consecuencia de mezclar nubes frías de positrones y de antiprotones capturados (antipartículas de los más conocidos electrones y protones) en condiciones muy controladas. Los átomos de anti-hidrógeno se forman cuando los positrones se unen a los antiprotones.

El equipo de la experiencia Athena ya había observado los primeros síntomas de la presencia de anti-hidrógeno en agosto. Como destaca el propio CERN en su comunicado del acontecimiento, la detección del anti-hidrógeno coincidió en el tiempo con el centenario del nacimiento del físico teórico Paul Dirac, que a finales de los años veinte del siglo pasado ya había anticipado la existencia de la antimateria.

Comparación reveladora

El descubrimiento permitirá comparar el hidrógeno y el anti-hidrógeno y esta comparación aportará informaciones esenciales para un mejor conocimiento del Universo, particularmente de su preferencia por la materia frente a la antimateria.

El anti-hidrógeno frío será también un nuevo instrumento para estudios de precisión de diversas ramas científicas, al mismo tiempo que la comparación entre ambas partículas y de sus respectivos campos electromagnéticos y gravitacionales será determinante para profundizar en el conocimiento de las leyes de la naturaleza.

El experimento Athena supera las limitaciones de anteriores investigaciones en busca de la anti-materia, realizadas tanto por el CERN como por el Laboratorio Fermi de Estados Unidos, que sólo habían conseguido algunos anti-átomos por día con aceleraciones de partículas próximas a la velocidad de la luz.

El procedimiento empleado por el equipo de Athena es diferente. En sucesivas etapas, el desacelerador comienza por reducir la velocidad de las partículas a una décima parte de la de la luz. A continuación, se capturan estos antiprotones y se les enfría antes de mezclarlos con los positrones, también enfriados, porque el descenso de temperatura permite reducir la velocidad de las partículas. El resultado de este procedimiento es la formación de átomos de anti-hidrógeno fríos, es decir, muy lentos.

Pruebas irrefutables

La principal herramienta de la investigación ha sido el detector de las aniquilaciones del anti-hidrógeno, que ha aportado pruebas irrefutables de la presencia de anti-hidrógeno en las descubiertas aniquilaciones del antiprotón y del positrón. Al mismo tiempo, ha constatado que numerosos anti-átomos se producen de media cada segundo durante la mezcla de los positrones y antiprotones, lo que permite producir los 50.000 átomos de anti-hidrógeno por día, toda una factoría de antimateria.

Las antipartículas de hidrógeno son, teóricamente, la imagen inversa del átomo de hidrógeno, que está compuesto de un protón cargado positivamente en torno al cual gira un electrón negativo. El anti-átomo es, por tanto, el que está compuesto de un antiprotón negativo y de un positrón positivo.

Los dos tipos de átomos se destruyen recíprocamente cuando colisionan entre sí, liberando energía. Los científicos creen que la materia y la antimateria forman parte del Universo desde sus orígenes y que el estudio de estas dos caras de la naturaleza debe desvelar los mecanismos desconocidos de la evolución cósmica, particularmente la coexistencia imposible entre materia y antimateria, que permite que el Universo continúe existiendo.

Simetría amenazada

La consecuencia conceptual del descubrimiento aportado por el equipo Athena no es menos importante porque la segunda fase del experimento será comprobar que la naturaleza conserva las mismas leyes en la antimateria que en la materia.

Hay tres asimetrías básicas. La primera permite a la materia dominar sobre la antimateria. La segunda permite a una partícula ser reflejada en un espejo. La tercera señala la irreversibilidad del tiempo.

Si en la antimateria estas asimetrías se desvanecen o distorsionan, las consecuencias conceptuales serían terribles para la cultura del tiempo, el espacio y la materia sobre la que se sustenta la física actual.