El universo no debería existir según el CERN

Uno de los grandes misterios de la física moderna es por qué la antimateria no destruyó el universo al principio de los tiempos. Para explicarlo, los físicos suponen que debe haber alguna diferencia entre la materia y la antimateria, aparte de la carga eléctrica. Cualquiera que sea la diferencia, parece que no está en su magnetismo. Los físicos del CERN en Suiza han realizado la medición más precisa del momento magnético de un antiprotón, un número que mide cómo una partícula reacciona a la fuerza magnética, y encontraron que es exactamente el mismo que el del protón pero con el opuesto firmar. El trabajo se describe en Nature.

"Todas nuestras observaciones encuentran una simetría completa entre la materia y la antimateria, por lo que el universo no debería existir en realidad", dice Christian Smorra, un físico de la colaboración BERON-Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) del CERN. "Una asimetría debe existir aquí en alguna parte, pero simplemente no entendemos dónde está la diferencia".


La antimateria es notoriamente inestable, cualquier contacto con la materia regular y se aniquila en una explosión de energía pura que es la reacción más eficiente conocida por la física. Es por eso que fue elegido como el combustible para alimentar la nave espacial Enterprise en Star Trek. El modelo estándar predice que el Big Bang debería haber producido cantidades iguales de materia y antimateria, pero esa es una mezcla de combustión que se habría aniquilado a sí misma, sin dejar nada atrás para formar galaxias, planetas o personas. Para explicar el misterio, los físicos han estado jugando a detectar la diferencia entre la materia y la antimateria, buscando alguna discrepancia que pueda explicar por qué la materia llegó a dominar. Hasta ahora han realizado mediciones extremadamente precisas para todo tipo de propiedades: masa, carga eléctrica, etc., pero aún no se han encontrado diferencias. El año pasado, los científicos del experimento Antihydrogen Laser PHysics Apparatus (ALPHA) del CERN probaron un átomo de anti-hidrógeno con luz por primera vez, sin encontrar otra diferencia en comparación con un átomo de hidrógeno. Pero una propiedad era conocida solo por la precisión media en comparación con las otras: el momento magnético del antiprotón. Hace diez años, Stefan Ulmerand su equipo en la colaboración de BASE se propuso la tarea de intentar medirlo.

Primero tuvieron que desarrollar una forma de medir directamente el momento magnético del protón regular. Lo hicieron atrapando protones individuales en un campo magnético e impulsando saltos cuánticos en su giro usando otro campo magnético. Esta medición fue en sí misma un logro innovador reportado en Nature en 2014. Luego, tuvieron que realizar la misma medición en antiprotones, una tarea doblemente difícil por el hecho de que los antiprotones se aniquilarán inmediatamente al contacto con cualquier materia. Para hacerlo, el equipo utilizó la antimateria más fría y de mayor duración que se haya creado. Después de crear los antiprotones en 2015, el equipo pudo almacenarlos durante más de un año dentro de una cámara especial sobre el tamaño y la forma de una lata de Pringles. Como ningún contenedor físico puede contener antimateria, los físicos usan campos magnéticos y eléctricos para contener el material en dispositivos llamados trampas Penning. Por lo general, la vida útil de la antimateria está limitada por imperfecciones en las trampas: pequeñas inestabilidades permiten que la antimateria se filtre. Pero al usar una combinación de dos trampas, el equipo de BASE fabricó la cámara de antimateria más perfecta que haya existido: sujetando los antiprotones durante 405 días. Este almacenamiento estable les permitió ejecutar su medición de momento magnético en los antiprotones. El resultado dio un valor para el momento magnético antiprotón de -2.7928473441 μN. (μN es una constante llamada magnetón nuclear). Además del signo menos, esto es idéntico a la medición anterior para el protón. La nueva medición es precisa para nueve dígitos significativos, el equivalente de medir la circunferencia de la Tierra a unos pocos centímetros, y 350 veces más precisa que cualquier medición anterior. "Este resultado es la culminación de muchos años de investigación y desarrollo continuo, y la finalización con éxito de una de las mediciones más difíciles jamás realizadas en un instrumento trampa Penning", dice Ulmer. El mejor juego del universo para detectar la diferencia continúa. El próximo experimento altamente anticipado ha terminado en ALPHA, donde los científicos del CERN están estudiando el efecto de la gravedad de la antimateria, tratando de responder a la pregunta de si la antimateria podría caerse

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