no publicado CERN
eh eh ít publicado en Nature el 19 de diciembre de este año, en colaboración ALFA informó por primera vez en la historia de la medición del espectro óptico de un átomo de antimateria. Este feito muestra desarrollos tecnológicos que marcan el comienzo de una era completamente nueva en la investigación de antimateria de alta precisión. Esta façanha es el resultado de más de 20 años de trabajo de la comunidad de antimateria del CERN.
«Usar un láser para observar la transición del antihidrógeno y compararlo con el hidrógeno para ver si obedecen las mismas leyes de la física siempre ha sido el objetivo clave de la investigación de la antimateria», dijo Jeffrey Hangst, portavoz de la colaboración ALPHA. .
Los átomos están formados por electrones que orbitan alrededor de un núcleo. A medida que los electrones se mueven de una órbita a otra, absorben o emiten luz en compresiones de ondas específicas, formando el espectro atómico. Cada elemento tiene un espectro único. Como resultado, la espectroscopia es una herramienta de uso común en varios campos de la física, la astronomía y la química. Isso ayuda a caracterizar átomos y moléculas y sus estados internos. Por ejemplo, en astrofísica, el análisis del espectro de luz de una estrella distante permite a los científicos determinar su composición.
Al igual que su único protón y su único electrón, el hidrógeno es el átomo más abundante, el más simple o el mejor comprendido en el Universo. Su espectro ha sido medido con la mayor precisión. Los átomos anti-hidrógeno, por otro lado, son muy poco conocidos. Debido a que el Universo parece estar compuesto completamente de materia, los constituyentes del antihidrógeno (antiprotones y positrones) deben producirse y agregarse en átomos antes de que se pueda medir el espectro del antihidrógeno. Es un proceso laborioso, tanto más gratificante cuanto que cualquier diferencia medible entre el espectro del hidrógeno y el antihidrógeno rompería los principios básicos de la física y quizás ayudaría a desentrañar el enigma del desequilibrio entre materia y antimateria en el Universo.
El resultado ALPHA del 19 es la primera observación de la línea espectral en un átomo de anti-hidrógeno, lo que permite por primera vez comparar el espectro de luz de la materia y la antimateria. En dos límites experimentales, el resultado no mostró diferencia con respecto a la línea espectral del hidrógeno equivalente. Es consistente con el Modelo Estándar de física de partículas, la teoría que mejor descubre las partículas y las fuerzas que actúan entre ellas, que predice que el hidrógeno o el antihidrógeno tendrán características espectroscópicas idénticas.
La colaboración ALPHA espera mejorar la precisión de sus mediciones en el futuro. Medir el espectro de antihidrógeno con alta precisión ofrece una nueva herramienta extraordinaria para probar si la materia se comporta de manera diferente a la antimateria y, por lo tanto, en el futuro, para probar el modelo estándar.
ALPHA es un experimento único en las instalaciones del Antiproton Decelerator del CERN, capaz de producir átomos de antihidrógeno y confinarlos en un arma magnética, manipulando unos pocos antiátomos a la vez. Disparar átomos de anti-hidrógeno permite estudiarlos usando láseres u otra fuente de radiación.
«Moverse y atrapar antiprotones o positrones es fácil porque son partículas cargadas», dijo Hangst. «Pero cuando combinas los dos, obtienes antihidrógenos neutros, que son mucho más difíciles de capturar, por lo que hemos desarrollado un arma magnética muy especial que se basa en el hecho de que los antihidrógenos son un poco más magnéticos».
El antihidrógeno se produce mezclando plasmas de unos 90.000 antiprotones. Desacelerador de antiprotones con positrones, lo que da como resultado la producción de unos 25.000 átomos de antihidrógeno por intento. Los átomos anti-hidrógeno pueden quedar atrapados si se mueven lentamente o lo suficiente cuando se levantan. Gracias a una nueva técnica en la que la colaboración recolecta antiátomos de dos ciclos de mezcla sucesivos, es posible confinar un promedio de 14 antiátomos por intento, en comparación con solo 1,2 con los métodos anteriores. Al hacer brillar un arma de átomos con un rayo láser a una frecuencia sintonizada con precisión, los científicos pueden observar la interacción del rayo con los estados internos del antihidrógeno. Como medidas de foram feitas observando então llamadas transiciones 1S-2S. Los estados 2S en los átomos de hidrógeno tienen una vida útil prolongada, lo que conduce a una línea de longitud natural estrecha, que es adecuada para la medición de precisión.
El resultado actual, así como el límite reciente de la relación de masa antiprotón-electrón establecida por la colaboración ASACUSAla relación carga-masa del antiprotón, determinada por la colaboración BASE, demostró que las pruebas de simetría fundamental con antimateria en el CERN están madurando rápidamente.