El experimento ASACUSA en el CERN ha tenido éxito por primera vez en la producción de un pulso de átomos de antihidrógeno.
En un artículo publicado hoy en Nature Communications, los colaboradores de ASACUSA relata la detección inequívoca de 80 átomos de antihidrógeno 2,7 metros más allá de su punto de producción, donde la perturbación de los campos magnéticos usados al principio para producir los antiátomos es pequeña.
Este resultado es un paso significativo hacia la espectroscopia hiperfina de átomos de antihidrógeno.
La antimateria primordial hasta ahora nunca ha sido observada en el Universo, y su ausencia deja un enigma importante a nivel científico. Sin embargo, es posible producir las cantidades significativas de antihidrógeno en experimentos en el CERN mezclando antielectrones (positrones) y antiprotones de baja energía producidos por el Antiproton Decelerator
Los espectros del hidrógeno y el antihidrógeno son predichos como idénticos, por lo que cualquier diferencia diminuta entre ellos inmediatamente abriría una ventana a una nueva física, y podría ayudar en la solución del misterio de antimateria.
Con un protón acompañado únicamente por un electrón, el hidrógeno es el átomo existente más simple, y uno de los sistemas mejor entendidos de la física moderna.
Así las comparaciones de átomos de hidrógeno y antihidrógeno constituyen uno de los mejores modos de realizar pruebas sumamente exactas de la simetría entre materia y antimateria.
La materia y la antimateria se aniquilan mutuamente de modo inmediato, por lo que aparte de la creación del antihidrógeno, uno de los desafíos claves para los físicos es guardar antiátomos lejos de la materia ordinaria.
Para hacerlo así, los experimentos aprovechan las propiedades magnéticas del antihidrógeno (que es similar al hidrógeno) y usa campos magnéticos muy fuertes no uniformes para atrapar antiátomos durante bastante mucho tiempo para su estudio. Sin embargo, los fuertes gradientes magnéticos degradan las propiedades espectroscópicas de los átomos y antiátomos.
Para tener la espectroscopia de alta resolución apta, los colaboradores de ASACUSA desarrollaron una estructura innovadora para transferir átomos de antihidrógeno a una región donde pueden ser estudiados durante su vuelo, lejos de campos magnéticos fuertes.
Tal y como indicó Yasunori Yamazaki, del grupo RIKEN (Japón) y líder de equipo de la colaboración de ASACUSA, "Los átomos de antihidrógeno no tienen precio, era un desafío grande para transportarlos desde su trampa. Nuestros resultados son muy prometedores para los estudios de alta precisión sobre átomos de antihidrógeno, en particular sobre la estructura hiperfina. Su medida en el antihidrógeno permitirá la prueba más sensible de la simetría entre materia y antimateria.
Esperamos con impaciencia reiniciar este verano con una estructura aún mejor". El siguiente paso para el experimento ASACUSA deberá optimizar la intensidad y la energía cinética de rayos de antihidrógeno, y entender mejor su estado cuántico.
El progreso con experimentos sobre antimateria en el CERN se ha estado acelerando en los últimos años.
En 2011, el experimento ALFA anunció la captura de átomos de antihidrógeno durante
1.000 segundos y la observación de las transiciones hiperfinas de antiátomos, atrapados en 2012.
En 2013, el experimento ATRAP anunció la primera medida directa del momento magnético del antiprotón con una precisión de 4,4 partes por millón.
