En un artículo publicado hoy en la revista Naturaleza, la colaboración de ALPHA informa la primera medición del espectro óptico de un átomo de antimateria. Este logro presenta desarrollos tecnológicos que abren una era completamente nueva en la investigación de antimateria de alta precisión. Es el resultado de más de 20 años de trabajo delComunidad antimateria del CERN.
"Usar un láser para observar una transición en antihidrógeno y compararlo con hidrógeno para ver si obedecen las mismas leyes de la física siempre ha sido un objetivo clave de la investigación de antimateria", dijo Jeffrey Hangst, portavoz de la colaboración de ALPHA.
Los átomos consisten en electrones que orbitan un núcleo. Cuando los electrones se mueven de una órbita a otra, absorben o emiten luz a longitudes de onda específicas, formando el espectro del átomo. Cada elemento tiene un espectro único. Como resultado, la espectroscopía es una herramienta de uso comúnen muchas áreas de física, astronomía y química. Ayuda a caracterizar átomos y moléculas y sus estados internos. Por ejemplo, en astrofísica, analizar el espectro de luz de estrellas remotas permite a los científicos determinar su composición.
Con su único protón y un solo electrón, el hidrógeno es el átomo más abundante, simple y bien entendido del Universo. Su espectro se ha medido con una precisión muy alta. Los átomos de antihidrógeno, por otro lado, son poco conocidos. Porque el Universoparece consistir completamente en materia, los componentes de los átomos de antihidrógeno antiprotones y positrones tienen que ser producidos y ensamblados en átomos antes de que se pueda medir el espectro de antihidrógeno. Es un proceso minucioso, pero vale la pena el esfuerzo ya que cualquier diferencia medible entrelos espectros de hidrógeno y antihidrógeno romperían los principios básicos de la física y posiblemente ayudarían a comprender el enigma del desequilibrio materia-antimateria en el Universo.
El resultado ALFA de hoy es la primera observación de una línea espectral en un átomo de antihidrógeno, lo que permite comparar por primera vez el espectro de luz de la materia y la antimateria. Dentro de los límites experimentales, el resultado no muestra diferencias en comparación con la línea espectral equivalente enhidrógeno. Esto es consistente con el Modelo Estándar de física de partículas, la teoría que mejor describe las partículas y las fuerzas que actúan entre ellas, que predice que el hidrógeno y el antihidrógeno deberían tener características espectroscópicas idénticas.
La colaboración de ALPHA espera mejorar la precisión de sus mediciones en el futuro. La medición del espectro de antihidrógeno con alta precisión ofrece una nueva herramienta extraordinaria para probar si la materia se comporta de manera diferente a la antimateria y, por lo tanto, para probar aún más la robustez del Modelo Estándar.
ALPHA es un experimento único en la instalación de desaceleración antiprotón del CERN, capaz de producir átomos de antihidrógeno y mantenerlos en una trampa magnética especialmente diseñada, manipulando los antiatomos de a uno por vez. Atrapar los átomos de antihidrógeno les permite estudiarlos con láser u otra radiaciónfuentes.
"Mover y atrapar antiprotones o positrones es fácil porque son partículas cargadas", dijo Hangst. "Pero cuando combinas los dos obtienes antihidrógeno neutro, que es mucho más difícil de atrapar, por lo que hemos diseñado una trampa magnética muy especial".eso se basa en el hecho de que el antihidrógeno es un poco magnético "
El antihidrógeno se produce mezclando plasmas de aproximadamente 90,000 antiprotones del Antiproton Decelerator con positrones, lo que resulta en la producción de aproximadamente 25,000 átomos de antihidrógeno por intento. Los átomos de antihidrógeno pueden quedar atrapados si se mueven lo suficientemente lentamente cuando se crean. Usando un nuevoLa técnica en la cual la colaboración apila los anti-átomos resultantes de dos ciclos de mezcla sucesivos, es posible atrapar un promedio de 14 anti-átomos por prueba, en comparación con solo 1.2 con métodos anteriores. Al iluminar los átomos atrapados con un rayo láser de manera precisafrecuencia sintonizada, los científicos pueden observar la interacción del haz con los estados internos del antihidrógeno. La medición se realizó observando la llamada transición 1S-2S. El estado 2S en el hidrógeno atómico es de larga duración, lo que lleva a una línea natural estrechaancho, por lo que es particularmente adecuado para la medición de precisión.
El resultado actual, junto con los límites recientes en la relación de la masa antiprotón-electrón establecida por la colaboración ASACUSA, y la relación carga-masa antiprotón determinada por la colaboración BASE, demuestran que las pruebas de simetrías fundamentales con antimateria en el CERN sonmadurando rápidamente
Video YouTube: http://youtu.be/AxG_dYEfF5g
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por CERN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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