Científicos atrapan antimateria durante mil segundos


Los científicos "atraparon" los antiátomos en un recipiente magnético a bajas temperaturas.

Científicos en Suiza lograron un gran avance al contener átomos de antihidrógeno durante mil segundos (16 minutos), lo que permite un estudio más detallado de las propiedades del fenómeno.

La última vez que la antimateria se había logrado aislar, en noviembre pasado, se había podido contener apenas fracciones de segundo.

Las observaciones permitirán conocer si la materia y la antimateria obedecen las mismas leyes de la física y por qué hay más materia que antimateria en el Universo. El trabajo salió publicado en la revista Nature Physics.

El experimento fue llevado a cabo por el llamado Grupo Alfa en colaboración con el laboratorio de física de partículas Cern, en Suiza.

La antimateria es el reflejo opuesto de la materia.

Con la materia normal, un átomo de hidrógeno está compuesto de un electrón (de carga negativa) aferrado a un protón (de carga positiva). En su versión opuesta el electrón corresponde a un positrón que está aferrado a un antiprotón. Estas dos partículas hacen un antiátomo.

Aniquilación instantánea

Laboratorios como el Cern rutinariamente pueden crear partículas de antimateria pero, hasta ahora, les era muy difícil contenerlas porque se aniquilaban instantáneamente al entrar en contacto con los recipientes hechos de materia normal.

El proyecto de Alfa desarrolló una "trampa magnética", vacía y frígida que permitió capturar las partículas de antihidrógeno y extender su existencia relajando los antiátomos a su estado base, donde el positrón está en una órbita más cercana al núcleo (antiprotón) y tiene menos energía.

"Si se contienen durante 1.000 segundos, uno puede estar bastante seguro de que están en el estado en que los podemos estudiar; y esta es la primera vez que alguien puede decir eso", explicó Jeffrey Hangst, del equipo Alfa.

La existencia de la antimateria fue sugerida por primera vez por el físico teórico Paul Dirac en los años 30.

Al intentar consolidar las teorías de la mecánica cuántica con la relatividad especial de Einstein, se percató de que sus ecuaciones predecían una partícula de antimateria correspondiente a cada partícula de materia existente. Para cada electrón hay un positrón, para cada protón hay un antiprotón.

¿Dónde está la antimateria?

Pero si lo que nos rodea, la Tierra, las estrellas y las galaxias están hechas casi exclusivamente de materia, ¿dónde está la antimateria correspondiente?

Según la interpretación actual de las leyes de la física, durante el llamado Big Bang (la gran explosión que generó el Universo) se creó igual número de materia y antimateria.

No obstante, una teoría dice que pudo haber una pequeña discrepancia en las cantidades que fueron creadas. Cuando todo el proceso de aniquilación mutua entre antimateria y materia ocurrió (un evento que duró menos de un segundo), lo que quedó es la materia que vemos a nuestro alrededor.

Lo que los científicos quiere saber ahora es si la materia y la antimateria obedecen las mismas leyes de la física. "Es una pregunta simple pero muy profunda", dijo a la BBC el profesor Jeffrey Hangst, de la Universidad Aarhus, principal autor del informe científico.

"La teoría del Big Bang nos dice que se crearon cantidades iguales al comienzo del Universo pero la naturaleza, de alguna manera, decidió escoger la materia y no sabemos por qué", expresó el profesor Hangst.

Con el nuevo adelanto, los científicos tendrán tiempo suficiente para tomar medidas de los antiátomos y tratar de reconciliar las pequeñísimas discrepancias entre el hidrógeno y el antihidrógeno para explicar la preponderancia de la materia sobre la antimateria en el Universo.

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¿Agujeros negros cuánticos? Ecos de ondas gravitacionales podrían confirmar esta hipótesis de Hawking


Esta ilustración muestra material de una estrella que está siendo devorada por un agujero negro supermasivo en una erupción de interrupción de marea.
NASA / JPL-Caltech

Los datos de las ondas gravitacionales han sido de gran utilidad para nuevas investigaciones. Una de las últimas, a cargo de Niayesh Afshordi, informa la primera detección tentativa de ecos en las señales de ondas gravitacionales, sugiriendo que el horizonte de eventos de un agujero negro podría ser más complicado de lo que se piensa. Los detalles fueron publicados en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Ondas  gravitacionales 

Tenemos entendido que las ondas gravitacionales son propiamente ondas en el tejido espacio-tiempo que nacen debido a la colisión de objetos muy masivos y compactos como agujeros negros o estrellas de neutrones. 

Hasta la Relatividad General de Einstein, se creía que nada podría escapar a la intensa atracción gravitacional de un agujero negro, ni siquiera la luz. Al límite de no retorno se le conoció como horizonte de eventos. Esto fue lo que la comunidad científica entendió hasta que Stephen Hawking hizo un gran aporte.

Hawking aplicó la mecánica cuántica y predijo que los agujeros negros dejaban escapar algunas partículas. A esto se le conoce como Radiación de Hawking y predice además que la masa y energía rotacional de los agujeros se reduciría con el tiempo, fenómeno que se le conoce como evaporación de agujeros negros. 

Los ecos

Según Afshordi, estos ecos estarían causados por una especie de ‘fuzz’ cuánticos. "Los científicos no han podido determinar experimentalmente si alguna materia escapa de los agujeros negros hasta la detección más reciente de ondas gravitacionales", declaró. 

"Si el fuzz cuántico responsable de la radiación de Hawking existe alrededor de los agujeros negros, las ondas gravitacionales podrían rebotar en él, lo que crearía señales de ondas gravitacionales más pequeñas después del evento de colisión gravitacional principal, similar a los ecos repetidos"

El estudio

La investigación proporciona los primeros hallazgos tentativos de estos ecos repetitivos. Esto proporcionaría evidencia experimental de que los agujeros negros pueden ser diferentes a lo que la teoría conocida hasta ahora predice. Casualmente, los ecos observados coinciden con los simulados por modelos de agujeros negros que toman en cuenta la mecánica cuántica y la radiación de Hawking. 

"Nuestros resultados aún son tentativos porque hay una posibilidad muy pequeña de que lo que vemos se deba al ruido aleatorio en los detectores, pero esta posibilidad se vuelve menos probable a medida que encontramos más ejemplos", advierte Afshordi.

La ventaja es que ahora la comunidad científica sabe lo que está buscando, por lo que podría tener una confirmación sólida de estas señales pronto. “Tal confirmación sería la primera investigación directa de la estructura cuántica del espacio-tiempo".

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