Los científicos de la colaboración BASE, liderados por los científicos de RIKEN, han desarrollado un nuevo método de enfriamiento que permitirá medir más fácilmente una propiedad de los protones y antiprotones llamada momento magnético. Esta es una de las propiedades que se está investigando para resolver el problema.misterio de por qué nuestro universo contiene materia pero casi nada de antimateria.
Nuestro universo debería, según el modelo estándar, tener cantidades iguales de materia y antimateria, pero en realidad no es así. Para averiguar por qué, los científicos de todo el mundo están tratando de descubrir pequeñas diferencias entre los dos que podrían resolver el misterio.Una vía prometedora es explorar si existen diferencias en el momento magnético del protón y el antiprotón, y el experimento BASE, con base en el CERN, está tratando de determinar esto. Usando un dispositivo sofisticado, una trampa de Penning capaz de capturar y detectar unpartícula única: el equipo de BASE en el pasado pudo mejorar la precisión de las mediciones de momento magnético de protones y antiprotones en un factor de treinta y en más de tres órdenes de magnitud, respectivamente, lo que llevó a una prueba de simetría materia / antimateria en elnivel de 1,5 partes en mil millones, encontrando esencialmente que los imanes en el protón y el antiprotón son similares a nueve cifras significativas!
Una dificultad, entre muchas, para llevar a cabo tales experimentos es que para medir los momentos magnéticos con precisión, las partículas deben mantenerse a temperaturas cercanas al cero absoluto, -273.15 ° C.En experimentos anteriores se prepararon las temperaturas fríasmediante el uso de una técnica conocida como "enfriamiento resistivo selectivo", que requiere mucho tiempo y, según los investigadores, "similar a lanzar un dado con 100 caras, tratando de sacar un 1".
Para el experimento actual, publicado en Naturaleza , la colaboración de BASE informó la primera demostración de "enfriamiento simpático" de un solo protón al acoplar la partícula a una nube de iones 9Be + enfriados por láser. El enfriamiento simpático implica el uso de láseres u otros dispositivos para enfriar un tipo de partícula, yluego, usando esas partículas para transferir el calor de la partícula que desean enfriar. Con esta técnica, el grupo enfrió simultáneamente un modo resonante de un circuito sintonizado superconductor macroscópico con iones enfriados por láser, y también logró el enfriamiento simpático de un solo protón atrapado, alcanzando temperaturas cercanas al cero absoluto.
La técnica descrita en el artículo reciente es un primer paso importante hacia una reducción considerable de caras en la variedad de dados, con la visión de reducir idealmente la superficie a solo una. "Estamos informando de un primer paso importante, y más adelanteEl desarrollo de este método conducirá en última instancia a un experimento de giro de giro ideal, en el que se preparará un único protón de baja temperatura en solo unos segundos. Esto nos permitirá determinar el estado de giro de la partícula en una sola medición que toma aproximadamente unaminuto ", dice Christian Smorra, uno de los científicos que dirige el estudio." Esto es considerablemente más rápido que nuestras mediciones de momento magnético anteriores, y mejorará tanto las estadísticas de muestreo como la resolución de nuestros estudios sistemáticos ", agrega Matthew Bohman, estudiante de doctorado enel Instituto Max Planck de Física nuclear, Heidelberg y el primer autor del estudio.
"Además, el logro informado tiene aplicaciones no solo en las mediciones de momentos magnéticos de protones / antiprotones. Agrega nueva tecnología general a la caja de herramientas de la física de trampas Penning de precisión, y también tiene aplicaciones potenciales en otras mediciones de momentos magnéticos nucleares,comparaciones ultra precisas de relaciones de carga a masa en trampas Penning, o incluso en la mejora de la producción de antihidrógeno ", agrega Stefan Ulmer, portavoz de la colaboración BASE y científico jefe del Laboratorio de Simetrías Fundamentales de RIKEN.
La colaboración BASE opera tres experimentos, uno en la fábrica de antimateria del CERN, uno en la Universidad de Hannover y otro en la Universidad de Mainz, el laboratorio donde se implementó el nuevo método. El estudio reportado es el resultado de lacolaboración conjunta entre RIKEN, la Sociedad Alemana Max Planck, las Universidades de Mainz, Hannover y Tokio, el instituto alemán de metrología PTB, CERN y GSI Darmstadt. El trabajo fue apoyado por Max Planck, RIKEN, PTB center for time, constants andsimetrías fundamentales.
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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