Científicos miden espectro luminoso de la antimateria por primera vez

Científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) informaron la primera medición de luz emitida por un átomo de antimateria, esto tras más de dos décadas de intentos. Este resultado viene a constatar lo previsto en las leyes de la física y ofrece un nuevo camino para poner a prueba la teoría de la relatividad de Einstein.

Este estudio nos podría llevar a responder uno de los mayores enigmas de la física moderna: ¿por qué en nuestro Universo hay más materia que antimateria?

Si no estás ni de lejos familiarizado con este laberinto, las leyes de la física consideran que por cada partícula de materia, existe una antipartícula. Entonces, por cada electrón cargado negativamente, existe un positrón cargado positivamente (valga la redundancia).

Esto implica que por cada átomo de hidrógeno, también existe un átomo de anti-hidrógeno, y así como un átomo de hidrógeno está constituido por un electrón enlazado a un protón, un átomo de anti-hidrógeno estaría formado por un positrón enlazado a un anti-protón.

Cuando una antipartícula colisiona contra una partícula normal, estas se aniquilan, liberando energía en forma de luz.

Una posible solución.

Este escenario presenta dos grandes inconvenientes. Uno es que, como abunda tanta materia regular en el Universo, para los científicos resulta prácticamente imposible encontrar antimateria en la naturaleza, toda vez que sería aniquilada incluso antes que tuvieran oportunidad de empezar a buscar.

El segundo inconveniente se presenta cuando descubrirnos que existe mucha más materia regular en nuestro Universo, si de acuerdo con los modelos físicos actuales, cantidades equivalentes de partículas y antipartículas se produjeron durante el Big Bang. ¿Acaso no debería haberse cancelado todo?

“Algo sucedió, alguna diminuta asimetría, y simplemente no tenemos una buena idea para explicarlo”, dice Jeffrey Hangst, miembro del equipo ALPHA en el CERN.

Pero todo esto podría cambiar dentro de poco pues, por primera vez, los científicos fueron capaces de medir el tipo de luz emitida por un átomo de anti-hidrógeno cuando colisionó contra un láser, y comparar el resultado con las mediciones de la luz emitida por un átomo de hidrógeno regular.

Midiendo la luz de antimateria.

Quizá parezca una nimiedad, pero se trata de la primera ocasión en que el hombre logra controlar un átomo de anti-hidrógeno durante el tiempo suficiente como para medir directamente su comportamiento y compararlo con su equivalente regular.

Como es inviable encontrar una partícula de antimateria en la naturaleza, los investigadores tuvieron que generar sus propios átomos en el laboratorio. Durante las últimas dos décadas, el equipo de ALPHA buscó una forma de producir cantidades suficientes de estos átomos para realmente tener la posibilidad de trabajar en ellos.

Llegaron a un método que les permite crear alrededor de 25 mil átomos de anti-hidrógeno cada cuarto de hora, aprovechando aproximadamente 14 de estos. Con métodos anteriores solo era posible capturar 1.2 átomos cada 15 minutos.

Una vez capturadas, estas partículas son bombardeadas con luz láser para forzar a sus positrones a “escapar” de un nivel de energía menor a uno mayor. A medida que regresan al nivel de energía menor, la cantidad de luz que liberan en el proceso puede ser medida.

Lo que nos espera en el futuro.

El equipo encontró que el átomo de anti-hidrógeno emite exactamente el mismo tipo de luz que los átomos de hidrogeno regulares. “Desde hace mucho tiempo se cree que la antimateria es un reflejo exacto de la materia, y estamos recabando pruebas para demostrar que esto es verdad”, dijo Tim Tharp, otro miembro del equipo ALPHA.

Este resultado va de la mano con el modelo estándar de la física de partículas, que predice que el hidrógeno y el anti-hidrógeno presentan características de emisión de luz idénticas. Ahora, los físicos tienen posibilidad de probar aún más espectros usando diversos tipos de láseres.

De ser todos iguales, la teoría de Einstein habrá pasado una prueba más. La relatividad restringida presupone que el espacio-tiempo está dividido de diferente forma en el espacio y tiempo para los observadores en movimiento con relación a otro. Esto podría no ser exactamente cierto si la materia y antimateria no se reflejan.

Estudios más profundos en el tema finalmente podrán decirnos si Einstein tenía o no razón. En caso de que la antimateria no obedezca las mismas leyes de la física que sigue la materia regular, entonces los modelos actuales del Big Bang serían erróneos. Habría que reconsiderarlos y averiguar de forma definitiva la razón que llevó a la materia a escapar de la aniquilación total en el Universo, permitiendo que nosotros y todo lo que nos rodea existiera.