Once horas para cargarlo, meses para observarlo
Físicos de la Universidad Northwestern han mantenido un solo positrón —la contrapartida de antimateria del electrón— en una trampa durante meses y han controlado su estado cuántico salto a salto. El equipo llama al dispositivo un "ciclotrón cuántico de un solo positrón". Sus resultados aparecieron en Physical Review Letters el 21 de octubre.
Colocar la partícula en su sitio es un trabajo lento. La carga tarda entre ocho y once horas, porque la trampa tiene que capturar un positrón de una fuente y enfriarlo sin dejar que toque materia ordinaria, donde se aniquilaría en un destello de rayos gamma. Una vez capturado, se mantiene a unos 0,3 kelvin en un vacío casi perfecto, suspendido por campos eléctricos y magnéticos combinados.
Por qué es difícil retener la antimateria
En una trampa Penning criogénica, el movimiento del positrón está cuantizado. El equipo resolvió sus estados ciclotrón y de espín más bajos y usó microondas para elevar los niveles de energía e invertir el espín, observando pequeños desplazamientos de frecuencia. Thomas Myers, estudiante de doctorado en el laboratorio de Gerald Gabrielse, es el primer autor. El grupo de Gabrielse usó el mismo enfoque con un solo electrón para medir el momento magnético del electrón con una precisión de aproximadamente una parte en 10 billones, entre las mediciones más precisas jamás realizadas de una partícula.
La medición que aún está por llegar
Esa comparación es el objetivo. El Modelo Estándar predice que una partícula y su contrapartida de antimateria deben tener momentos magnéticos iguales en magnitud y de signo opuesto. Cualquier diferencia medible rompería una simetría llamada CPT y podría ayudar a explicar por qué el universo contiene tan poca antimateria. La nueva trampa hace posible la prueba, pero aún no la ha realizado. Físicos independientes describen la plataforma como una sonda poderosa más que como un resultado terminado.
El siguiente paso es repetir la medición del electrón con el positrón y poner las dos cifras una junto a otra, con una precisión que confirmaría el cuadro estándar o abriría una grieta en él.