NeoFronteras

Nueva propuesta para pesar antimateria

Área: Física — Domingo, 13 de Abril de 2014

Proponen un interferómetro de átomos de antihidrógeno para ver el efecto de la gravedad sobre la antimateria.

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Instalaciones del experimento ALPHA. Fuente: Maximilien Brice/CERN.

La gravedad gobierna la evolución del Universo, de las galaxias y la formación de estrellas y planetas, pero es extremadamente débil. Sólo cuando se acumulan grandes cantidades ingentes de masa la gravedad se deja sentir. Si el lector lo desea puede hacer un sencillo experimento. Basta con tomar una barra de plástico y frotarla para que quede cargada estáticamente. Entonces podrá atraer unos papelillos. Es decir, todo un planeta (La Tierra) con su campo gravitatorio no puede impedir que la fuerza electromagnética venza en una disposición muy sencilla. La moraleja es que para hacer experimentos gravitatorios se necesita mucha masa.
Por otro lado, la materia se divide entre materia y antimateria, pero, por alguna razón aún por entender, el Universo ha elegido la materia para construirse y no la antimateria. Lamamos a la antimateria así porque las partículas que la componen tienen sus números cuánticos al contrario que la materia ordinaria de la estamos hechos. Así por ejemplo, un positrón es un electrón cuya carga eléctrica es una unidad positiva, en lugar de negativa. Su masa es igual, pero no sabemos cómo reaccionará frente al campo gravitatorio, sobre todo por lo liviano que es. Un antiprotón estará compuesto por antiquarks y su carga eléctrica será negativa en lugar de positiva como en los protones. Y si juntamos un positrón y un antiprotón obtenemos un átomo de antihidrógeno.
La generación de antimateria no es fácil ni sencilla y las grandes instalaciones del CERN sólo permiten producir un átomo de antihidrógeno cada 15 minutos. A ese ritmo, conseguir una masa apreciable que se deje influenciar claramente por el campo gravitatorio llevaría toda la vida. Además, como incluso Dan Brown sabe, si la antimateria entra en contacto con la materia se aniquilan mutuamente produciendo una lluvia de rayos gamma y piones, por lo que almacenar la antimateria no es sencillo. Generalmente se usa una trampa magnética que la mantenga alejada de la materia ordinaria.
Con los pocos antihidrógenos producidos, la instalación ALPHA del CERN sólo ha conseguido hacer unos experimentos que han permitido rechazar desviaciones del comportamiento gravitatorio de la antimateria muy grande respecto a la materia normal, pero poco más se ha podido decir.
Para solucionar este problema, un equipo de las universidades de Berkely y Auburn dirigidos por Holger Müller propone una posible vía alternativa de medir el comportamiento gravitatorio de la antimateria.
Se comenzaría con unos pocos átomos de antihidrógeno a ultrabaja temperatura, justo por encima del cero absoluto de temperatura, en una trampa magnética. Eso permitiría obtener un paquete de átomos que exhiban bien sus comportamientos ondulatorios sin ser afectados por el calor.
Usando rayos láser se podría generar un haz de antidrógeno que se dividiría a su vez en dos haces que luego se podrían hacer interferir entre sí. El patrón de interferencia estaría relacionado con el efecto que la gravedad causa en los átomos. En concreto, el campo gravitatorio afectaría a la fase de las funciones de onda de los átomos. que sería función de g. La idea es hacer muchas medidas con pocos átomos en lugar de usar muchos átomos.

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Al final el montaje permitiría saber el efecto de la gravedad sobre la antimateria, en concreto la aceleración de la gravedad sobre ella con un 1% de precisión (miles de veces mejor que lo realizado hasta ahora). Además no se producía aniquilación, pues los antiátomos sólo interfieren con antiátomos y estarían dentro de una trampa magnética que les impediría escaparse.
Estos investigadores planean instalar este tipo de dispositivo en la instalación ALPHA después de construir un modelo de demostración en Berkely.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Copia del artículo original.

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5 Comentarios

  1. tomás:

    Asombroso, sobre todo la sencillez con que se explica la gran superioridad de la fuerza electromagnética sobre la gravedad.

  2. lluís:

    El lector hace ya mucho tiempo que hizo el experimento de frotar la barrita y jugar con los fotones virtuales.Y comprobó, en efecto, que la gravedad es una fuerza muy débil, a pesar de los desastres que puede causar.
    Por cierto estaría bueno que la antimateria se cayera hacia “arriba”, y no digamos ya si la antimateria llegara a caer con una velocidad mayor que la materia dentro del campo gravitatorio, el principio de equivalencia podría saltar por los aires y algo raro pasaría con la relatividad general.Aunque si la antimateria se cayera “hacia arriba” igual serviría para explicar la energia oscura.
    – Despues de todo, como alguna vez se insinuó, masa inercial y masa gravitatoria no tienen forzosamente porqué ser equivalentes.

  3. tomás:

    Querido amigo “lluís”:
    A propósito de tu último párrafo me pregunto si tan difícil sería medir con cierta precisión la masa inercial. La gravitatoria podemos medirla fácilmente en la Tierra e incluso corroborarla en la Luna.
    Para medir la masa inercial puede diseñarse una especie de cañón que de laboratorio que mediante un muelle lanzase una masa contra otro muelle y éste devolviese la masa al lugar de origen siguiendo una trayectoria inversa. De esa manera, midiendo las deformaciones de los muelles y haciendo la media se estaría calculando la masa de inercia. El lugar habría de ser el punto de equilibrio entre la Tierra y la Luna. La ida y vuelta sería para compensar la influencia del Sol.
    Es una idea por si sirve.
    Abrazos.

  4. thetimethespaceandandtheman:

    Este tema me empieza a mosquear.

    Hace años que se pesan neutrones, simplemente enviándolos en linea horizontal y viendo donde impactan en la superficie horizontal bajo ellos (Así se vio la cuantizacion de ellos en el campo gravitatorio, esperada, solo aceptaban estar en zonas de altura separadas por un mínimo de energía, no aceptaban estar en un ‘continuo’ de alturas).

    El experimento de Millikhan PESO electrones a principios del siglo XX.

    Y ahora, 2014, ya hace años que se han creado antiatomos, todo el mundo científico esperando ese dato, y no acaba de salir, y ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

    Y ahora ‘proponen’ un sistema interferometrico (sistema de gran sensibilidad, cierto).

    No creo que haga falta tanto, ya se podía haber visto, por ejemplo, como con los neutrones frios .

    No se que diablos está pasando, pero el tema ya es llamativo.

    Nada.

  5. NeoFronteras:

    Pues pasa que es muy difícil. Se produce muy pocos antiátomos y estos se desintegran si chocan con cualquier cosa, es decir con cualquier instrumental. A los electrones no les pasa eso.
    Aunque se ha puesto alguna cota gracias a los experimentos que ya se han hecho.

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