✨︎ Resumen (TL;DR):
- El experimento ALPHA midió una propiedad clave del antihidrógeno con una precisión de 4 partes por millón, mejorando 100 veces el récord anterior.
- La eficiencia de producción aumentó gracias al enfriamiento de positrones a 10 kelvin, acumulando más de 15,000 átomos en menos de siete horas.
- Los resultados respaldan la simetría de carga, paridad y tiempo (CPT) descrita en el Modelo Estándar de la física.
El experimento ALPHA del CERN logró medir la división hiperfina del estado fundamental del antihidrógeno con una precisión de 4 partes por millón. Este hito, publicado en la revista Nature, reduce la incertidumbre previa por un factor de 100 y acerca a la ciencia a entender si la antimateria obedece las mismas leyes que la materia común.
La medición se enfoca en la interacción magnética del átomo de antimateria. La división hiperfina del estado fundamental es una propiedad física que mide la separación en el nivel de energía más bajo de un átomo provocada por la interacción magnética entre un antiprotón y un positrón.
En el hidrógeno común, este fenómeno genera la línea espectral de 21 centímetros que usan los radioastrónomos y los investigadores que buscan inteligencia extraterrestre. Mientras que la versión de materia común se conoce con una precisión de una parte por billón, la antimateria presenta complejidades extremas debido a su tendencia a aniquilarse inmediatamente al tocar la materia ordinaria.
“Cuando se concibió la Fábrica de Antimateria en la década de 1990, la división hiperfina del antihidrógeno era uno de los objetivos clave de medición que justificarían la construcción de la instalación”, explicó Jeffrey Hangst, vocero del experimento ALPHA.
El salto tecnológico detrás del récord
En 2017, ALPHA determinó esta división con una precisión de 400 partes por millón. El nuevo resultado reduce esa incertidumbre gracias a una técnica de enfriamiento que utiliza iones de berilio enfriados por láser para estabilizar los positrones a unos 10 kelvin.
Este método de enfriamiento permitió almacenar más de 15,000 átomos de antihidrógeno en menos de siete horas, superando por mucho la marca anterior de 2,000 átomos en 24 horas.
“Estas cifras habrían sido consideradas ciencia ficción hace 10 años”, declaró Hangst.
Con este nivel de detalle, la medición del antihidrógeno coincide con el valor del hidrógeno ordinario. Esto valida la simetría de carga, paridad y tiempo (CPT) predicha por el Modelo Estándar de la física de partículas y abre el camino para evaluar la electrodinámica cuántica con mayor rigor. El experimento ASACUSA, también en el CERN, busca estudiar esta misma transición mediante un método de haces para alcanzar precisiones todavía mayores.
