Átomos de Antimateria producidos y atrapados en el CERN

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Primero fué la recreación del Big-Bang, y ahora, según aparece en una nota de prensa del CERN, se ha publicado el día 17 en la revista Nature, http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature09610.html, el informe de la observación y captura de 38 antiátomos de Hidrógeno en el experimento ALPHA. Hitos que marcan toda una apasionante etapa en la investigación.

En 1931, el físico Paul Adrien Maurice Dirac formuló entre otros descubrimientos la ecuación que lleva su nombre (ecuación de Dirac), que describe el comportamiento de los fermiones y con la cual predijo por vez primera la existencia de la antimateria.

Trabajar con antipartículas de alta energía es ahora normal, y los antielectrones se usan regularmente en la técnica médica de scanning tomográfico por emisión de positrones.

Antihidrógeno, el estado consolidado de un antiprotón y un positrón, se produce a energías bajas en el CERN desde 2002. El experimento ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) ha supuesto un importante paso hacia adelante en el desarrollo de técnicas para entender una de las muchas cuestiones abiertas del Universo: Diferencias, si las hay, entre la materia y la antimateria.

Antimateria, o mejor dicho la ausencia de ella, sigue siendo uno de los mayores misterios de la ciencia. La materia y su parte contraria, la antimateria, son idénticas excepto en su carga, y cuando se encuentran se aniquilan. En el Big Bang, materia y antimateria debieron producirse ambas en cantidades iguales. No obstante, nosotros sabemos que nuestro mundo está hecho de materia: la antimateria parece haber desaparecido. Para encontrar qué ha pasado con ella, los científicos emplean una serie de métodos para investigar si una pequeña diferencia en las propiedades de ambas podría apuntar hacia alguna explicación.

Uno de estos métodos es coger uno de los sistemas mejor conocidos de la fisica, el átomo de hidrógeno, el cual está compuesto de un protón y un electrón, y comprobar si su parte de antimateria, el antihidrógeno, compuesto por un antiprotón y un positrón, se comporta de la misma manera. El CERN es el único laboratorio del mundo con una instalación dedicada en donde se puede llevar a cabo esta investigación. El programa “antihidrógeno” ya ha recorrido un largo camino. En 1995, se produjeron en el CERN los primeros 9 átomos de antihidrógeno “hechos por el hombre”. Mas adelante, en el 2002 los experimentos ATHENA y ATRAP mostraron que era posible producir antihidrógeno en cantidades grandes, abriendo la posibilidad de dirigir estudios detallados. El nuevo resultado de ALPHA es el último paso por ahora en este trayecto.

Los átomos de antihidrógeno se producen en el vacío en el CERN, pero sin embargo, están rodeados de la materia normal. Debido a que se aniquilan cuando se encuentran, los átomos de antihidrógeno tienen una esperanza de vida muy corta, que puede extenderse, no obstante, mediante el uso de potentes y complejos campos magnéticos para atraparlos y así retardar que entren en contacto con la materia normal. De esta manera, el experimento ALPHA ha mostrado que es posible mantenerlos durante aproximadamente una décima de segundo: tiempo suficiente para estudiarlos. De los muchos miles de antiátomos que el experimento ha creado, en los últimos informes de ALPHA se mencionan que 38 fueron atrapados el tiempo suficiente para su estudio.

En otro desarrollo reciente del programa de antimateria del CERN, el experimento ASACUSA ha mostrado una nueva técnica para producir átomos de antihidrógeno. En un artículo que pronto aparecerá en la revista “Physical Review Letters”, se comunica el éxito de la producción de antihidrógeno en la llamada “trampa de Cusp”, un precursor esencial para crear un haz. ASACUSA tiene planeado desarrollar esta técnica hasta el punto que hazes con la intensidad suficiente puedan sobrevivir lo necesario para ser estudiados.

“Con dos métodos alternativos para producir y eventualmente estudiar antihidrógeno, la antimateria no será capaz de esconder sus propiedades por mucho tiempo”, dijo Yasunori Yamazaki, del Centro de Investigación RIKEN del Japón y miembro de la colaboración ASACUSA. “Todavía hay camino para andar, pero estamos felices al ver lo bien que trabaja esta técnica”.

“Estos son pasos significativos en la investigación de la antimateria y una parte importante del muy amplio programa de investigación en el CERN”, dice el Director General del CERN Rolf Heuer.

Referencias:
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR22.10E.html
http://cerncourier.com/cws/article/cern/30577
http://cdsweb.cern.ch/record/1307522

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