Desvelando los misterios de la materia y antimateria con antiprotones ultraenfriados en el CERN

MadridFísicos han intentado durante mucho tiempo entender por qué existe mucho más materia que antimateria en el universo. Un reciente avance del equipo de investigación BASE en el CERN, dirigido por el Dr. Stefan Ulmer de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, ofrece nuevas perspectivas. Los investigadores han descubierto una manera de enfriar antiprotones más rápido, permitiendo mediciones muy precisas de su masa y propiedades magnéticas.

Desarrollan método de enfriamiento rápido para antiprotóns

• El nuevo método enfría antiprotóns a 200 mK en solo ocho minutos, en lugar de 15 horas.
• Este enfriamiento rápido se logra con un sistema de trampa Penning dual.
• Con esta tecnología, el equipo puede completar 1,000 ciclos de medición en aproximadamente un mes.
• Los métodos anteriores habrían tomado casi diez años para el mismo número de ciclos.

Después del Big Bang, el universo debería haber tenido cantidades iguales de materia y antimateria. Cuando se encuentran, se destruyen mutuamente y se convierten en energía. Sin embargo, hoy en día observamos principalmente materia en el universo, lo que constituye un enigma clave en la física de partículas. Esto podría explicarse por pequeñas diferencias o por nueva física que no está contemplada en el Modelo Estándar.

El equipo del Dr. Ulmer mide las transiciones de giro en antiprotones extremadamente fríos. Estas mediciones permiten determinar el momento magnético de los antiprotones. Al comparar estos datos con los de los protones, los investigadores esperan encontrar pequeñas diferencias. Estas variaciones podrían ayudar a explicar por qué el universo contiene materia.

La nueva trampa de BASE reduce significativamente el tiempo de enfriamiento, mejorando la precisión en las mediciones del momento magnético. Estas trampas eliminan las partículas más cálidas, dejando solo las más frías. Este proceso de enfriamiento más rápido permite medidas más precisas, como explica la Dra. Barbara Maria Latacz.

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El equipo BASE en CERN ha desarrollado un nuevo método que enfría antiprotones más rápido que antes. Este método también mejora la precisión en la identificación de los giros de partículas en más de 1,000 veces. Ahora, planean aumentar esta precisión a una parte en diez mil millones.

El equipo tiene planes emocionantes para el futuro. Quieren desarrollar un dispositivo móvil para capturar antiprones. Este aparato trasladará antiprones desde el CERN a un nuevo laboratorio en la HHU. Esto podría hacer que las mediciones sean diez veces más precisas.

Esta investigación se centra en las tecnologías de captura. Las trampas de Penning utilizan campos magnéticos constantes y campos electrostáticos para mantener partículas cargadas. Por otro lado, las trampas de Paul emplean campos eléctricos variables. Ambos tipos han sido galardonados con el Premio Nobel.

La colaboración BASE está trabajando para mejorar la precisión en la medición de partículas fundamentales. Este esfuerzo podría ayudar a resolver el misterio de por qué hay más materia que antimateria en el universo. Sus hallazgos, publicados en Physical Review Letters, representan un avance significativo en la investigación de la física de partículas.