Una de las razones por las que la antimateria resulta tan interesante no solo para los físicos de partículas, sino también para las personas a las que nos apasiona la ciencia, es que las herramientas que tenemos aún no nos permiten entender qué papel jugó en el origen del universo. No obstante, el enigma no acaba aquí; tampoco sabemos qué leyes gobiernan la tenue línea que delimita el desequilibrio entre materia y antimateria que impera en el cosmos.
Antes de seguir adelante merece la pena que nos detengamos un momento para repasar brevemente qué es la antimateria y qué la hace tan peculiar. En realidad no es más que una forma de materia constituida por antipartículas, que son partículas con la misma masa y espín que las partículas con las que estamos familiarizados, pero con carga eléctrica opuesta. De esta forma la antipartícula del electrón es el positrón o antielectrón. Y la antipartícula del protón es el antiprotón.
La antimateria tiene una propiedad sorprendente: cuando entra en contacto directo con la materia ambas se aniquilan, liberando una gran cantidad de energía bajo la forma de fotones de alta energía, así como otros posibles pares partícula-antipartícula. Actualmente está siendo estudiada en buena parte de los centros de investigación especializados en física de partículas más importantes del mundo con la esperanza de que conocerla mejor nos ayude a entender algunos de los misterios del cosmos que permanecen fuera de nuestro alcance.
El CERN quiere conocer las propiedades fundamentales de la antimateria
Su naturaleza exótica no ha impedido a los científicos encontrar la forma de obtenerla en el laboratorio con el propósito de estudiarla y conocer sus propiedades fundamentales más a fondo. El CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), que actualmente es el laboratorio de física de partículas más avanzado del planeta, tiene varios experimentos diseñados expresamente para indagar en los secretos más recónditos de la antimateria recurriendo a interacciones muy energéticas entre las partículas.
Para llevar a cabo las medidas con mucha precisión es imprescindible enfriar los antiprotones a menos de 200 milikelvins
Uno de estos experimentos se conoce como BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment), y ha sido diseñado con el propósito de medir con la máxima precisión posible las propiedades fundamentales de los antiprotones, como su relación carga-masa o su momento magnético intrínseco. El problema es que para llevar a cabo estas medidas con mucha precisión es imprescindible enfriar estas partículas a menos de 200 milikelvins. Enfriar los antiprotones hasta que alcancen una temperatura tan baja es difícil, pero los físicos del CERN saben cómo hacerlo.
El problema es que hasta ahora el dispositivo que se responsabilizaba de llevar a cabo este proceso de congelación extrema necesitaba invertir nada menos que 15 horas para enfriar un antiprotón, y este lapso de tiempo degradaba la precisión de las medidas. Afortunadamente los físicos y los ingenieros del CERN han ideado un nuevo dispositivo que es capaz de llevar a cabo esta misma tarea en solo 8 minutos. Resulta sorprendente, pero sí, esta tecnología permite lograr en 8 minutos lo mismo en lo que la técnica anterior invertía 15 horas.
Esta mejora tan importante permite medir las propiedades de los antiprotones con una precisión sin precedentes. En este artículo no necesitamos conocer con todo detalle la tecnología utilizada por el dispositivo de BASE que se encarga de enfriar los antiprotones, pero nos interesa conocer, aunque solo sea a grandes rasgos, cuál es la estrategia diseñada por los físicos del CERN. Para llevar a cabo sus mediciones lo primero que hacen es desacelerar los antiprotones con el propósito de reducir drásticamente su energía.
Después de desacelerar un centenar de estas partículas los físicos las confinan utilizando campos eléctricos y magnéticos, y a continuación uno de los antiprotones se extrae de esta "cárcel" para medir su temperatura. Si es demasiado alta se transfiere a un dispositivo conocido como trampa de Penning para que pierda más energía y su temperatura se reduzca aún más. De hecho, cada antiprotón circula entre dos de estas trampas hasta que adquiere la temperatura adecuada. El esfuerzo es enorme, no cabe duda. Pero merece la pena. Y la merece porque gracias a BASE y otros experimentos cabe la posibilidad de que los físicos algún día consigan entender el origen del desequilibrio entre la materia y la antimateria en el universo.
Imagen | CERN
Más información | CERN
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