Tendencias21

La antimateria puede medirse de la misma forma que la materia

La antimateria puede medirse de la misma forma que la materia, ha descubierto una investigación tras obtener la medida más precisa de la antimateria, así como la estructura espectral del átomo de anti-hidrógeno. Materia y antimateria comparten la misma frecuencia de resonancia.

La antimateria puede medirse de la misma forma que la materia

Investigadores del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han conseguido la medida directa más precisa jamás lograda de la antimateria, que revela por primera vez la estructura espectral del átomo de anti-hidrógeno.

El resultado, publicado en la revista Nature, culmina tres décadas de investigaciones y abre una nueva era en las medidas de alta precisión de las diferencias entre materia y antimateria, informa el CERN en un comunicado.

Los investigadores analizaron cerca de 15.000 átomos de anti-hidrógeno, atrapados magnéticamente en un volumen cilíndrico de 280 mm de largo y con un diámetro de 44 mm, durante 10 semanas.

Así descubrieron que la frecuencia de resonancia o máxima oscilación de la transición 1S-2S para el antihidrógeno coincide con la frecuencia esperada para esta misma transición en su homólogo de la materia, el hidrógeno, con una precisión de dos partes en un billón. Eso significa, según los investigadores, que la antimateria se puede medir prácticamente de la misma forma que la materia.

La así llamada transición 1S-2S mide la frecuencia de la transición electrónica entre el estado de la energía más débil y el primer estado excitado del anti-hidrógeno, entre los átomos de la antimateria al pasar de un estado fundamental a otro excitado.

Dos frecuencias láser

Para obtener estas medidas, se utilizaron dos frecuencias láser: una correspondiente a la frecuencia de la transición 1S-2S en el hidrógeno, la otra derivada de la primera. A continuación se contabilizó la cantidad de átomos escapados de la trampa que suponen las interacciones entre el láser y los átomos atrapados.

El resultado supone un progreso de la espectroscopia del anti-hidrógeno al utilizar no una, sino muchas frecuencias láser, con frecuencias ligeramente más altas y ligeramente inferiores a la frecuencia de transición 1S-2S en el hidrógeno.

Esto ha permitido medir la forma espectral, o dispersión de colores, de esa transición 1S-2S en el hidrógeno y medir al mismo tiempo su frecuencia. La precisión obtenida en la medición supera en 100 veces la medida realizada por el mismo equipo, conocido como la Colaboración Alpha, en 2016, cuando este mismo equipo observó por primera vez el espectro de la luz de la antimateria, tal como informamos en otro artículo.

Cambio de paradigma

Hace 30 años que los investigadores perseguían este resultado, que finalmente se ha conseguido. La precisión obtenida de la antimateria del hidrógeno es todavía inferior a la conseguida con el hidrógeno, pero se equiparará pronto, señalan los científicos.

Añaden que esta precisión, obtenida merced a la tecnología aplicada, supone un cambio de paradigma en la física fundamental.

El átomo de hidrógeno, que comprende un único electrón en órbita alrededor de un solo protón, ocupa una parte esencial de la física fundamental y está en la base de la representación atómica moderna.

Su espectro se caracteriza por una serie de líneas espectrales bien conocidas en ciertas longitudes de onda, correspondientes a la emisión de fotones de una frecuencia (o color) dada en el momento en el que los electrones pasan de una órbita a otra.

Las medidas del espectro del hidrógeno y del anti-hidrógeno conseguidas se corresponden con las predicciones teóricas y el hecho de haber encontrado pequeñas diferencias entre las medidas de ambas permitirá consolidar los fundamentos del modelo estándar de la física de partículas y, eventualmente, comprender mejor por qué el universo está casi íntegramente constituido de materia, a pesar de que materia y antimateria se produjeron en cantidades iguales cuando se produjo el Big Bang.

Referencia

Characterization of the 1S–2S transition in antihydrogen.  Ahmadi, B. X. R. Alves, […]J. S. Wurtele. Nature (2018). doi:10.1038/s41586-018-0017-2 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una mutación genética podría explicar la longevidad de los centenarios 13 febrero, 2022
    Una variante genética que abunda en las personas centenarias se perfila como el gen de la longevidad: retrasa el envejecimiento, disminuye la inflamación y prolonga la vida sana. Esta ingeniosa proteína podría reforzar las estrategias contra la senescencia.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • El cerebro puede ver después de un accidente cerebrovascular 12 febrero, 2022
    Los ojos pueden seguir viendo después de un accidente cardiovascular, pero el cerebro dañado no puede interpretar las señales visuales. Una rehabilitación personalizada podría conseguir la recuperación de la visión.
    Redacción T21
  • El núcleo interno de la Tierra presenta un estado entre líquido y sólido 11 febrero, 2022
    Los físicos han sostenido durante mucho tiempo que el núcleo interno de la Tierra es sólido, pero un nuevo estudio sugiere que se encuentra en un punto intermedio entre sólido y líquido, un descubrimiento que podría arrojar luz sobre algunos de los secretos más profundos del planeta.
    Pablo Javier Piacente
  • Algoritmos para calcular la complejidad de un planeta podrían revelar la vida extraterrestre 11 febrero, 2022
    Un procedimiento aritmético aplicado a una serie de algoritmos podría ser la llave para descubrir la vida extraterrestre: al medir la complejidad de un planeta tomando determinados datos e imágenes, identifica a los mejores “candidatos” a albergar vida. 
    Pablo Javier Piacente
  • Puede haber muchos más planetas habitables a 4,22 años luz de la Tierra 11 febrero, 2022
    La confirmación de un tercer planeta orbitando Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sol, indica que seguramente habrá más mundos en zona de habitabilidad a solo 4,22 años luz de la Tierra.
    Redacción T21
  • Humanos y neandertales vivieron juntos al sur de Francia hace 54.000 años 11 febrero, 2022
    El homo sapiens habitó Europa hace al menos 54.000 años, 10.000 años antes de lo que se había documentado hasta ahora, y compartió con los extintos neandertales una cueva del sur de Francia al menos durante miles de años.
    Redacción T21
  • Una molécula intestinal despierta el hambre de amor 10 febrero, 2022
    Los investigadores encontraron que los alimentos ricos en proteínas desencadenan la liberación de la hormona diurética 31, o "Dh31". Esta molécula de señalización, que se libera del tracto gastrointestinal en las moscas.de la fruta, genera una serie de reacciones que culminan en la transición de la alimentación al apareamiento: después de comer, las moscas quieren […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un láser puede enviar una nave espacial a Marte en 45 días 10 febrero, 2022
    Un láser ubicado en la Tierra podría impulsar a una nave espacial y hacerla llegar a la atmósfera marciana en un mes y medio, gracias al calentamiento de plasma de hidrógeno. Detenida en la atmósfera de Marte, la nave acercaría suministros para los asentamientos humanos en el planeta rojo.
    Pablo Javier Piacente
  • Sergio Miguel Tomé: el universo es un sistema computacional 10 febrero, 2022
    Una nueva teoría afirma que un sistema computacional oculto bajo las leyes naturales rige el funcionamiento del universo. El nuevo paradigma, además de afectar a la física porque modifica el concepto de fenómeno físico, también tiene implicaciones para las matemáticas y las ciencias cognitivas. Para desarrollarlo se necesita una investigación de físicos e informáticos.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Científicos europeos consiguen un nuevo récord mundial de energía 10 febrero, 2022
    Utilizando el combustible de futuras plantas de energía de fusión, los científicos de JET en Oxford han duplicado con creces el récord histórico de 1997: obtuvieron 59 megajulios de energía y una potencia de salida de poco más de 11 megavatios durante cinco segundos.
    IPP/T21