Una nueva medición súper precisa de la colaboración BASE dirigida por RIKEN, que también incluye investigadores de la Universidad de Tokio, Japón, el Instituto Max Planck de física nuclear, Heidelberg, la Universidad de Mainz, la Universidad de Hannover y GSI Darmstadt, Alemania, ha impuesto nuevas restricciones a la diferencia entre materia y antimateria, como parte de la búsqueda para descubrir por qué nuestro Universo está compuesto casi solo de materia. Utilizando un novedoso método de medición de dos partículas, el grupo midió el momento magnético del antiprotóncon una precisión 350 veces mayor que cualquier medición anterior. El resultado, publicado en Naturaleza , muestra que los momentos magnéticos del protón y el antiprotón están tremendamente cercanos, lo que significa que la llamada asimetría CPT, un factor clave en la falta de antimateria, debe ser muy pequeña si es que existe. La simetría CPT se refiere aLa idea de que si las partículas cambian en dos de las tres propiedades carga, paridad y tiempo también debe cambiar en la tercera, y es fundamental para comprender el desequilibrio entre la materia y la antimateria.
Para realizar la medición, el grupo usó un método novedoso y elegante de medición de dos partículas desarrollado en el laboratorio RIKEN de Stefan Ulmer, que es un avance adicional de un método de dos trampas desarrollado previamente en la Universidad de Mainz. El sistema involucra el uso simultáneoatrapamiento y medición dentro de un campo magnético uniforme de dos antiprotones separados, uno medido a una temperatura relativamente alta de aproximadamente 350 grados Kelvin, una temperatura equivalente al agua caliente, y el otro a solo 0.15 K, extremadamente cerca del cero absoluto.El primer antiprotón se usa para calibrar el campo magnético, midiendo una propiedad llamada "frecuencia de ciclotrón", mientras que el otro se usa para medir una calidad conocida como la frecuencia de Larmor, que analiza la precesión del giro de la partícula, lo que permite mediciones precisasdel momento magnético.
Usando este nuevo método, descubrieron que el momento magnético del antiprotón es 2.792 847 344 1 42, un valor extremadamente cercano a la cifra de 2.792 847 350 9 que la misma colaboración de investigadores encontró para el protón en2014. Además de mostrar que están tan cerca, los resultados también pusieron límites estrictos a la posibilidad de que una diferencia en los momentos magnéticos pudiera basarse en factores que, a las altas energías que existían en el universo temprano, podrían haber causado unproceso de "ruptura espontánea de simetría" que conduce a diferencias en materia y antimateria.
Según Ulmer, "con estos resultados, hemos demostrado, como se ha demostrado con otras propiedades de una variedad de partículas, que la invariancia CPT parece mantenerse con una precisión muy alta, ya que el momento magnético del protón y el antiprotón aúnse ve idéntico, aparte de los signos. Este resultado es la culminación de muchos años de investigación y desarrollo continuos, y la finalización exitosa de una de las mediciones más difíciles jamás realizadas en un instrumento de trampa Penning, con muchos parámetros desarrollados cerca de la técnica principallímites "
Christian Smorra, primer autor del estudio agrega: "Al actualizar el experimento con varias innovaciones técnicas nuevas, creemos que aún se pueden realizar algunas mejoras adicionales y, en el futuro, luego de la actualización del CERN que se espera que termine en 2021,podremos lograr una mejora de al menos diez veces ".
Los resultados se lograron poco antes del próximo cierre del CERN, que está programado para durar de 2019 a 2021.
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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