Los investigadores han propuesto un método para la refrigeración de antihidrógeno atrapados que consideran que puede proporcionar “una gran ventaja experimental” y ayudar a mapear las misteriosas propiedades de la antimateria, un proceso que hasta la fecha sigue siendo difícil.
El nuevo método, desarrollado por un grupo de investigadores de los EE.UU. y Canadá, podrían potencialmente enfriar átomos de antihidrógeno atrapado a temperaturas inferiores a 25 veces las alcanzadas, haciéndolos mucho más estables y por lo tanto mucho más fácil de experimentar con ellos.
El método sugerido, que se ha publicado en Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics,, implica un láser que se dirige a átomos de antihidrógeno para darles un “retroceso”, haciendo que pierdan energía y capacidad de enfriamiento.
Los átomos de antihidrógeno se forman en una trampa de vacío ultra elevada mediante la inyección de antiprotones en plasma de positrones. Un proceso atómico hace que el antiprotón capture el positrón que da un átomo de antihidrógeno excitado electrónicamente.
Típicamente, los átomos de antihidrógeno tienen una gran cantidad de energía en comparación con la profundidad de captura y que puede distorsionar las mediciones de sus propiedades. Ya que sólo es posible atrapar muy pocos átomos de antihidrógeno, el método principal para la reducción de la alta energía es enfriar los átomos a temperaturas extremadamente bajas.
El co-autor del estudio, el profesor Francis Robicheaux de Auburn University en los EE.UU., dijo: “Al reducir la energía del antihidrógeno, debería ser posible realizar mediciones más precisas de todos sus parámetros. Nuestro método propuesto podría reducir la energía media del antihidrógeno atrapado en un factor de más de 10. El objetivo final de los experimentos con antihidrógeno es comparar sus propiedades a las de hidrógeno. Lograr antihidrógeno más frío será un paso importante para lograr esto “.
Este proceso, conocido como Refrigeración Doppler, es un método establecido para el enfriamiento de átomos, sin embargo, debido a los parámetros restringidos que se necesitan para atrapar antimateria, los investigadores tienen que estar absolutamente seguros de que es posible.
“No es trivial hacer la cantidad necesaria de luz láser en una longitud de onda específica de 121 nm. Incluso después de hacer la luz, será difícil engranar con un experimento de captura de anti-hidrógeno. Haciendo los cálculos, hemos demostrado que este esfuerzo merece la pena “, continuó el profesor Robicheaux.
A través de una serie de simulaciones por ordenador, demostraron que los átomos de antihidrógeno pueden ser enfriado a alrededor del 20 millikelvin; los átomos de antihidrógeno atrapados hasta ahora tienen energías de hasta 500 millikelvin.
En 2011, los investigadores del CERN informaron de que habían atrapado antimateria durante más de 1000 segundos. Un año después, se realizaron los primeros experimentos con antihidrógeno, mientras estaba atrapado entre una serie de imanes.
A pesar de que los procesos que controlan la captura son desconocidas, los investigadores creen que el enfriamiento por láser debe aumentar la cantidad de tiempo que el antihidrógeno puede ser atrapado.
“Sean cuales sean los procesos, después de haber lento movimiento, y estar más profundamente atrapado, el antihidrógeno debería reducir su tasa de pérdida”, dijo el profesor Robicheaux.
Enfriar átomos de antihidrógeno también podría ser utilizado para medir la propiedad gravitacional de la antimateria. ”Nadie ha visto en realidad jamás antimateria en cayendo en un campo de gravedad”, dijo el co-autor el Doctor Makoto Fujiwara de TRIUMF, Laboratorio Nacional de Canadá de Partículas y Física Nuclear. “El enfriamiento láser sería un paso muy importante hacia este tipo de observaciones”.
Enlace original: New antimatter method to provide a major experimental advantage