Ciertos efectos cuánticos en la estructura energética del antihidrógeno, la contraparte antimateria del hidrógeno, han sido medidos por primera vez por físicos del CERN.
Se sabe que estos efectos cuánticos existen en la materia, y su estudio podría revelar diferencias aún no observadas entre el comportamiento de la materia y la antimateria.
Los resultados, descritos en un artículo publicado en la revista Nature, muestran que estas primeras mediciones son consistentes con las predicciones teóricas de los efectos en el hidrógeno “normal”, y allanan el camino para mediciones más precisas de estas y otras cantidades fundamentales.
“Encontrar cualquier diferencia entre estas dos formas de materia sacudiría los cimientos del Modelo Estándar de física de partículas, y estas nuevas mediciones exploran aspectos de la interacción de la antimateria, como el efecto Lamb, que siempre hemos esperado abordar”, dice en un comunicado Jeffrey Hangst, portavoz del experimento ALPHA en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear).
“Lo siguiente en nuestra lista es enfriar grandes muestras de antihidrógeno usando técnicas de enfriamiento láser de última generación. Estas técnicas transformarán los estudios de antimateria y permitirán comparaciones de alta precisión sin precedentes entre la materia y la antimateria ”.
El equipo de ALPHA crea átomos de antihidrógeno uniendo antiprotones entregados por el desacelerador antiprotón del CERN con antielectrones, más comúnmente llamados “positrones”. Luego los confina en una trampa magnética en un vacío ultra alto, lo que les impide entrar en contacto con la materia y aniquilarse. Luego se ilumina la luz láser sobre los átomos atrapados para medir su respuesta espectral.
Esta técnica ayuda a medir los efectos cuánticos conocidos, como la llamada estructura fina y el desplazamiento de Lamb, que corresponden a pequeñas divisiones en ciertos niveles de energía del átomo, y se midieron en este estudio en el átomo de antihidrógeno por primera vez. El equipo utilizó previamente este enfoque para medir otros efectos cuánticos en el antihidrógeno, siendo el último una medida de la transición Lyman-alfa.
La estructura fina se midió en hidrógeno atómico hace más de un siglo, y sentó las bases para la introducción de una constante fundamental de la naturaleza que describe la fuerza de la interacción electromagnética entre partículas cargadas elementales. El efecto Lamb fue descubierto en el mismo sistema hace unos 70 años y fue un elemento clave en el desarrollo de la electrodinámica cuántica, la teoría de cómo interactúan la materia y la luz.