El CERN bate su propio récord en la medición de antimateria

El experimento BASE registra la medida más precisa del momento magnético del antiprotón, superando el anterior récord establecido hace unos meses.

Un equipo de investigadores del CERN ha logrado determinar la medida más precisa del momento magnético del antiprotón, superando incluso la estimación realizada para la materia. Los resultados conseguidos por el experimento BASE han sido publicados en la revista Nature, mejorando por un factor de 350 la precisión de la medida lograda el pasado mes de enero. El CERN ha batido su propio récord en la medición del momento magnético del antiprotón, superando el registro obtenido en enero

"Es probablemente la primera vez que los físicos realizan una medida más precisa para la antimateria que para la materia, lo que prueba los extraordinarios avances conseguidos por el desacelerador de antiprotones del CERN", asegura Christian Smorra, primer firmante del trabajo publicado en Nature. Sus conclusiones, a juicio de Stefan Ulmer, portavoz de la colaboración BASE, suponen "la culminación de varios años de investigación continua". Se trata, además, de "una de las medidas más difíciles nunca logradas en una trampa de Penning", ha explicado el científico en un comunicado difundido por el CERN.

La trampa de Penning es un sistema que permite atrapar la antimateria cargada eléctricamente con el objetivo de estudiarla, una finalidad para la que debe mantenerse separada de la materia. En caso contrario, los antiprotones se destruirían. Los resultados obtenidos son consistentes con los momentos magnéticos del protón y del antiprotón siendo similares, con la incertidumbre experimental de que la nueva medición sobre la antimateria es significativamente más pequeña que la de los protones. 

 

Crédito: CERN

El análisis sobre las propiedades de la materia y la antimateria es fundamental para comprender por qué existe un desequilibrio tan importante en las proporciones de ambas en el universo. Entre las características que podemos estimar de estas partículas destaca el momento magnético, una propiedad que determina el comportamiento de una partícula, en este caso un antiprotón, dentro de un campo magnético. Podremos entender por qué existe un desequilibrio entre materia y antimateria en el universo

Las diferentes partículas presentan comportamientos magnéticos diferentes, pero se cree que el valor del momento magnético de protones y antiprotones solo se distinguiría por el signo. Cualquier diferencia en su magnitud pondría en tela de juicio el Modelo Estándar de la Física de partículas. Conocer mejor las propiedades de la materia y de la antimateria nos permitirá en el futuro comprender uno de los misterios más importantes de la ciencia: el porqué de la asimetría entre materia y antimateria en el universo.

Fuente: http://elblogantares.blogspot.com.es/2017/10/el-cern-bate-su-propio-record-en-la.html

Generar materia y antimateria a partir del vacío

Bajo las condiciones adecuadas – que implican un haz láser de intensidad ultra-alta y un acelerador de partículas de 3 kilómetros de largo – podría ser posible crear algo a partir de nada, de acuerdo con investigadores de la Universidad de Michigan.

Científicos e ingenieros han desarrollado nuevas ecuaciones que demuestran que un haz de electrones de alta-energía con un intenso pulso láser podría desmembrar un vacío en sus dos componentes fundamentales, materia y antimateria, y disparar una cascada de eventos que genere pares adicionales de partículas y antipartículas.

“Ahora podemos calcular cómo, a partir de un único electrón, pueden generarse varios cientos de partículas. Creemos que esto sucede en la naturaleza cerca de los púlsares y estrellas de neutrones”, comenta Igor Sokolov, científico investigador en ingeniería que llevó a cabo esta investigación junto con el científico investigador asociado John Nees, el profesor de emérito de ingeniería eléctrica Gerard Mourou y sus colegas en Francia.

En el corazón de este trabajo está la idea de que el vacío no es exactamente nada.

“Es mejor decir, como el físico teórico Paul Dirac, que un vacío, o nada, es la combinación de materia y antimateria – partículas y antipartículas. Su densidad es tremenda, pero no podemos percibirla debido a que los efectos observables se cancelan completamente entre sí”, señala Sokolov.

La materia y la antimateria se destruyen entre sí cuando se entran en contacto bajo condiciones normales.

“Pero en un potente campo electromagnético, esta aniquilación, que es normalmente un mecanismo de desagüe, puede ser la fuente de nuevas partículas”, comenta Nees. “En el curso de la aniquilación, aparecen fotones gamma, los cuales pueden producir electrones y positrones adicionales”.

Un fotón gamma es una partícula de luz de alta energía. Un positrón es un anti-electrón, una partícula espejo con las mismas propiedades que un electrón, pero una carga opuesta, la positiva.

Los investigadores describen este trabajo como un avance teórico, y “un salto cualitativo en la teoría”.

Un experimento a finales de la década de 1990 logró generar fotones gamma a partir de un vacío, y ocasionalmente un par electrón-positrón. Estas nuevas ecuaciones llevan este trabajo un paso más adelante para modelar cómo un potente campo láser podría promover la creación de más partículas de las que inicialmente se inyectaron en un experimento a través de un acelerador de partículas.

“Si un electrón tiene la capacidad de convertirse en tres partículas en un corto periodo de tiempo, esto significa que no sigue siendo un electrón”, comenta Sokolov. “La teoría del electrón está basada en el hecho de que siempre será un electrón. Pero en nuestro cálculos, cada una de las partículas cargadas se convierte en una combinación de tres partículas más un número de fotones”.

Los investigadores han desarrollado una herramienta para poner sus ecuaciones en práctica en el futuro a muy pequeña escala, usando el láser HERCULES de la Universidad de Michigan. Para probar todo el potencial de su teoría, tendría que construirse un láser del tipo HERCULES en un acelerador de partículas como el del Laboratorio del Acelerador Nacinal SLAC en la Universidad de Stanford. Tal infraestructura no está actualmente planificada.

Este trabajo podría, potencialmente, tener aplicaciones en la fusión por confinamiento inercial, la cual podría producir una energía más limpia a partir de las reacciones nucleares de fusión, dicen los investigadores.

Para Sokolov, es fascinante desde una perspectiva filosófica.

“La cuestión básica de qué es un vacío, y qué no es, va más allá de la ciencia”, comenta. “Está profundamente incrustada en la base no sólo de la física teórica, sino de nuestra percepción filosófica de todo – de la realidad, de la vida e incluso de la cuestión religiosa de cómo podría el universo haber aparecido de la nada”.

Un artículo sobre este trabajo, “Pair Creation in QED-Strong Pulsed Laser Fields Interacting with Electron Beams” se publica en la revista Physical Review Letters.

Fuente: www.cienciakanija.com