En experimentos del Laboratorio Nacional Brookhaven en los EE.UU., un equipo internacional de físicos detectó los anti-núcleos más pesados que se hayan encontrado jamás. Los diminutos objetos de corta vida están compuestos de exóticas partículas de antimateria.
Las mediciones de la frecuencia con que se producen y sus propiedades confirman el entendimiento actual de la naturaleza de la antimateria y ayudarán en la búsqueda de otro tipo de partículas misteriosas en el espacio profundo: la materia oscura. Los resultados se publicaron este mes en Nature.
¿Espejo del mundo?
La idea de la antimateria tiene menos de un siglo. En 1928, el físico británico Paul Dirac desarrolló una teoría muy precisa sobre la conducta de los electrones que efectuó una predicción perturbadora: la existencia de electrones con energía negativa que habría hecho imposible el universo estable en que vivimos.
Afortunadamente los científicos hallaron una explicación alternativa para estos estados de “energía negativa”: los antielectrones o gemelos del electrón con la carga eléctrica opuesta. En experimentos de 1932 se descubrieron los antielectrones y desde entonces los científicos descubrieron que todas las partículas fundamentales tienen sus propios equivalentes antimateria.
Pero esto hace surgir otra pregunta. Los antielectrones, antiprotones y antineutrones tendrían que poder combinarse para conformar antiátomos enteros, y de hecho, antiplanetas y antigalaxias. Nuestras teorías del Big Bang sugieren que tienen que haberse creado al principio del universo cantidades iguales de materia y antimateria. ¿Dónde fue a parar la antimateria? Durante casi un siglo, los científicos han intentado hallar la respuesta.
Fragmentos de átomos destruidos
Hoy los resultados provienen del experimento STAR del laboratorio Brookhaven. El experimento destruye los núcleos de los elementos pesados como el uranio haciéndolos chocar entre sí a alta velocidad y eso crea diminutas bolas de fuego que replican brevemente las condiciones del universo en los primeros milisegundos posteriores al Big Bang.
Cada colisión produce cientos de nuevas partículas que se detectan, y son entidades inestables llamadas piones. En el detector STAR las partículas avanzan por un gran contenedor lleno de gas dentro de un campo magnético, dejando rastros visibles. Al medir el “grosor” de los rastros y su curva, los científicos pueden deducir qué tipo de partícula los produjo. La materia y antimateria tienen cargas opuestas, así que se curvan en direcciones opuestas en el campo magnético.
Antihiperhidrógeno
En la naturaleza los átomos tienen protones y neutrones pero también podemos fabricar un hipernúcleo en el que se reemplace uno de los neutrones por un hiperón, versión un poco más pesada que el neutrón.
STAR detectó un hipernúcleo formado por antimateria o antihipernúcleo, la antimateria más pesada y exótica que se haya visto. Los investigadores identificaron 16 núcleos de antihiperhidrógeno-4.
Los hipernúcleos son inestables y duran una décima de nanosegundo. Tienen masa idéntica a los antihipernúcleos correspondientes, lo cual es exactamente lo que se esperaría de la teoría de Dirac.
