Físicos de la Universidad Northwestern lograron por primera vez atrapar y enfriar un solo positrón —la antipartícula del electrón— en un estado cuántico de control extraordinario durante meses, un avance divulgado este 21 de octubre que abre una nueva ventana para estudiar las propiedades fundamentales de la antimateria con precisión sin precedentes.
Un ciclotrón cuántico de un solo positrón
El experimento, publicado en Physical Review Letters, fue una hazaña de ingeniería física: los científicos capturaron la partícula veloz proveniente de desintegración radiactiva, la enfriaron hasta cerca del cero absoluto y la suspendieron en un vacío casi perfecto, a apenas tres décimas de grado sobre el cero absoluto, atrapada por un campo eléctrico arriba y abajo y un campo magnético en los lados —una jaula con paredes invisibles, porque para sujetar antimateria, como explicó el físico Gerald Gabrielse, «hay que mantenerla en un contenedor sin paredes»—. El objetivo: evitar cualquier contacto con materia ordinaria, un encuentro que causaría su aniquilación.
El resultado de tanto cuidado es lo que los investigadores llaman un «ciclotrón cuántico de un positrón»: la antipartícula se comporta esencialmente como un átomo artificial con niveles de energía cuánticos que los científicos pueden controlar y observar con precisión, permitiendo mediciones del momento magnético del positrón —la propiedad fundamental de su comportamiento en campos magnéticos— con interferencias mínimas.
La pregunta de los 13.800 millones de años
La motivación de fondo es uno de los mayores misterios de la física: el universo observable contiene mucha más materia que antimateria, cuando la teoría sugiere que deberían haberse creado en cantidades iguales en el Big Bang. «El universo, al menos según la teoría, no debería existir», resume el planteamiento. Los experimentos de alta precisión que comparan las propiedades de partículas y antipartículas buscan diminutas diferencias que expliquen ese desequilibrio.
El plan de Gabrielse, uno de los físicos más experimentados en mediciones de precisión, es medir el momento magnético del positrón y ponerlo frente al del electrón. «Las teorías actuales sugieren que no habrá diferencia entre ambas mediciones», advierte; «pero si resultara que no son iguales, ese sería el mayor descubrimiento de la física del último siglo». El hallazgo, por ahora, no resuelve el misterio de la asimetría materia-antimateria, pero aporta la herramienta experimental más precisa hasta la fecha para seguir persiguiéndolo: la antimateria, por primera vez, se dejó observar con calma.
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