El experimento con antimateria congelada que abre una nueva era para entender el origen del universo

Feb 24, 2024

Es extremadamente raro y usualmente solo existe durante 142.000 milmillonésimas de segundo. El positronio puede generar enormes cantidades de energía. Puede darnos información sobre la llamada “antimateria” que existía al principio del universo, y al estudiarlo podemos encontrar revolucionarias respuestas en temas como la física, el tratamiento del cáncer e incluso los viajes al espacio. […]

Es extremadamente raro y usualmente solo existe durante 142.000 milmillonésimas de segundo.

El positronio puede generar enormes cantidades de energía. Puede darnos información sobre la llamada “antimateria” que existía al principio del universo, y al estudiarlo podemos encontrar revolucionarias respuestas en temas como la física, el tratamiento del cáncer e incluso los viajes al espacio.

Pero hasta ahora esta rara sustancia ha sido imposible de analizar debido a que sus átomos se mueven mucho y a mucha velocidad.

Pero los científicos le han dado una vuelta al asunto: lo han congelado con láseres.

«Los físicos están enamorados del positronio. Es el átomo perfecto para hacer experimentos con antimateria», le dijo a la BBC Ruggero Caravita, quien dirigió la investigación en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra, Suiza.

“Ahora todo un campo entero de estudio ha sido desbloqueado”, agrega.

Pero ¿qué es exactamente el positronio?

Es un átomo bastante exótico que está compuesto de materia y antimateria, algo que es bastante inusual.

La materia es de lo que está hecho el mundo que nos rodea, incluyendo las estrellas, los planetas y nosotros mismos.

La antimateria es todo lo opuesto. Fue creada en cantidades iguales cuando nació el universo, pero ahora solo existe de manera fugaz en la naturaleza, y con muy poca cantidad ocurriendo de forma natural en el cosmos.

Descubrir entonces por qué ahora hay más materia en el universo actual que antimateria -y mucho antes de que existiéramos- nos llevará a una nueva y más completa teoría de cómo evoluciona el universo. Para ello el positronio juega un papel fundamental.

»El positronio es un sistema muy simple. Está compuesto por un 50% de materia y un 50% de antimateria. Esperamos que, si hay alguna diferencia entre los dos, podamos verla más fácilmente en sistemas más complejos», le dijo a la BBC Lisa Gloggler, una de las investigadoras del proyecto.

Uno de los primeros experimentos en los que se puede usar el positronio congelado es para ver si su antimateria sigue la Teoría de la Relatividad General de Einstein como lo hace la materia.

El diagrama de abajo muestra porqué el positronio es tan único.

Difícil de estudiar

La materia, que forma el mundo que nos rodea, está hecha de átomos, de los cuales el más simple es el de hidrógeno, que es a su vez el elemento más abundante en el universo.

El hidrógeno está hecho de un protón cargado positivo y un electrón cargado negativo.

El positronio, en cambio, cuenta con un electrón y su antimateria equivalente, un positrón.

Este elemento fue detectado por los científicos en EE.UU. en 1951.

Pero ha sido extremadamente difícil de estudiar porque los átomos se mueven muy rápido porque es el átomo más ligero conocido hasta ahora.

Sin embargo, al congelarlo, el movimiento es más lento y más fácil de analizar.

Hasta hace un par de años la temperatura más baja que se había alcanzado con el positronio en el vacío había sido de 100ºC.

En el CERN se logró llegar a los -100ºC utilizando una técnica que se llama congelamiento con láser.

Es un proceso intrincado y difícil donde la luz del láser brilla sobre los átomos para evitar que se muevan tanto.

Ahora, para poder usarlo en las investigaciones, el positronio debe ser congelado a una temperatura más baja, cerca de los -260ºC, pero el enfoque del láser les ha dado a los investigadores un camino a seguir, según el profesor Michael Charlton, experto en positronio de la Universidad de Swansea, que no participó en la investigación.

«Éste es un primer paso muy alentador. Es abrir la puerta para que puedas ver la luz al otro lado, invitándonos a una nueva era de la física del positronio», dijo Charlton.

Y el grupo del CERN no está solo en su búsqueda de positronio congelado.

Un equipo en Tokio, Japón, está a punto de publicar resultados similares.

Se está convirtiendo en una carrera científica en la que participan también otros centros y grupos de investigación de todo el mundo, porque esta sustancia extraña tiene potencialmente enormes beneficios prácticos.

Por ejemplo, cuando un electrón y un positrón se combinan, liberan enormes cantidades de energía. Esto podría aprovecharse para crear potentes láseres de rayos gamma.

Viaje al espacio

Algunos potenciales usos pueden ser tratamientos contra el cáncer. Otros incluso hablan de una manera de impulsar naves espaciales hasta cerca de la velocidad de la luz, haciendo factibles los viajes interestelares en un futuro lejano.

La investigación se llevó a cabo en la fábrica de antimateria del CERN, que recientemente creó y almacenó la mayor cantidad de átomos de hidrógeno de antimateria.

El año pasado, un equipo de investigadores probó si el antihidrógeno respondía de manera diferente a la gravedad.

Lo que hicieron fue observar si se dirigía hacia arriba o hacia abajo cuando caía. Descubrieron que caían hacia abajo, pero aún no saben si cae al mismo ritmo que el hidrógeno normal.



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