Enfriando antihidrogeno

jueves, 28 de febrero de 2013

Enfriando antihidrogeno

13:25:00 | | Editar entrada El manejo de la antimateria, tema exclusivo de la ciencia-ficción durante mucho tiempo, sigue progresando en capacidad de control. Aunque todavía falta mucho para que veamos motores de antimateria, cada vez se la puede fabricar, conservar y manipular con mayor destreza.
Ahora se ha diseñado un nuevo método para enfriar antihidrógeno después de haber sido atrapado y aislado. La técnica podría constituir un avance clave para controlar la antimateria, y permitir explorar un área de la física repleta de enigmas: la de las propiedades de la antimateria.
En el universo actual, la antimateria sólo existe de manera natural durante instantes fugaces, en el marco de fenómenos físicos de alta energía. Cuando materia y antimateria entran en contacto se aniquilan mutuamente, liberando una cantidad colosal de energía.
Cada partícula tiene una antipartícula. Por ejemplo, la antipartícula de un electrón es un positrón (o antielectrón) y la de un protón es un antiprotón. Una antipartícula es exactamente igual que su partícula correspondiente pero con la carga eléctrica opuesta. De igual modo, las antipartículas se pueden agrupar para formar un átomo de antihidrógeno, de antihelio, y así sucesivamente.
La combinación de un positrón y un antiprotón crea un átomo de antihidrógeno.
Diversas teorías sugieren que tras el Big Bang (el gran estallido con el que se cree que se creó el universo), deberían haberse formado cantidades iguales de materia y de antimateria. Como el universo actual está compuesto casi en su totalidad de materia, sigue siendo un gran misterio por qué no existe esta simetría.
El nuevo método para enfriar antihidrógeno, desarrollado por un grupo de investigadores de Estados Unidos y Canadá, podría enfriar átomos atrapados de antihidrógeno hasta temperaturas 25 veces más bajas que las logradas anteriormente, haciendo que éste sea mucho más estable y que sea mucho más fácil experimentar con él.

En el método propuesto, se utiliza un láser que se dirige hacia átomos de antihidrógeno para "sacudirlos" de tal modo que pierdan energía y se enfríen. Las técnicas de enfriamiento por láser han sido decisivas en muchos experimentos importantes de la física de bajas temperaturas en años recientes.
Los átomos de antihidrógeno se forman en una trampa de vacío muy alto, inyectando antiprotones a un plasma de positrones. Un proceso atómico hace que el antiprotón capture un positrón, lo cual genera un átomo de antihidrógeno excitado electrónicamente.
Por regla general, los átomos de antihidrógeno tienen mucha más energía de lo que resultaría ideal para estudiarlos. Ese exceso de energía puede alterar las mediciones de sus propiedades. El método principal para reducir las altas energías de estos átomos es enfriarlos mediante láser hasta temperaturas muy bajas.
El método ideado por el equipo de Francis Robicheaux, de la Universidad de Auburn en Alabama, Estados Unidos, podría reducir la energía media del antihidrógeno atrapado lo suficiente como para hacer posible realizar mediciones más precisas de todos de sus parámetros.
El objetivo final de los experimentos con antihidrógeno es comparar sus propiedades con las del hidrógeno. Enfriar más el antihidrógeno será un paso importante para lograr esto.
A través de una serie de simulaciones por ordenador, el equipo de Robicheaux ha mostrado que los átomos de antihidrógeno podrían ser enfriados hasta cerca de 20 milésimas de 1 grado Kelvin. Hasta ahora, los átomos de antihidrógeno atrapados tienen energías de hasta 500 milésimas de 1 grado Kelvin.
La temperatura de cero grados Kelvin es el Cero Absoluto, o sea la temperatura más baja permitida por las leyes de la física tal como las entendemos, y equivale a 273,15 grados centígrados bajo cero, ó 459,67 grados Fahrenheit bajo cero.
Disponiendo de átomos de antihidrógeno más fríos de lo que ha sido posible hasta ahora, también se podría intentar medir en ellos la propiedad gravitatoria de la antimateria. En realidad, nadie ha visto a la antimateria ser atraída por un campo gravitacional, tal como acota Makoto Fujiwara, del equipo de investigación y miembro del TRIUMF, el Laboratorio Nacional canadiense de Física Nuclear y de Partículas. Por tanto, no se puede asegurar que la antimateria se comporte ante la gravedad del mismo modo en que lo hace la materia. Incluso existen hipótesis que asocian la antimateria con una hipotética antigravedad.
Referencia: IOP