Onze horas para carregar, meses para observar
Físicos da Universidade Northwestern mantiveram um único pósitron — a contraparte de antimatéria do elétron — em uma armadilha por meses e controlaram seu estado quântico um salto de cada vez. A equipe chama o dispositivo de "ciclótron quântico de um pósitron". Seus resultados foram publicados na Physical Review Letters em 21 de outubro.
Colocar a partícula no lugar é um trabalho lento. O carregamento leva entre oito e onze horas, porque a armadilha precisa capturar um pósitron de uma fonte e resfriá-lo sem deixá-lo tocar matéria comum, onde ele se aniquilaria em um clarão de raios gama. Uma vez capturado, ele fica a cerca de 0,3 kelvin em um vácuo quase perfeito, suspenso por campos elétricos e magnéticos combinados.
Por que a antimatéria é difícil de conter
Em uma armadilha Penning criogênica, o movimento do pósitron é quantizado. A equipe resolveu seus estados ciclotrônico e de spin mais baixos e usou micro-ondas para elevar os níveis de energia e inverter o spin, observando pequenos deslocamentos de frequência. Thomas Myers, estudante de doutorado no laboratório de Gerald Gabrielse, é o primeiro autor. O grupo de Gabrielse usou a mesma abordagem com um único elétron para medir o momento magnético do elétron com precisão de cerca de uma parte em 10 trilhões, entre as medições mais precisas já feitas de uma partícula.
A medição ainda por vir
Essa comparação é o ponto central. O Modelo Padrão prevê que uma partícula e sua contraparte de antimatéria devem ter momentos magnéticos iguais em magnitude e opostos em sinal. Qualquer diferença mensurável quebraria uma simetria chamada CPT e poderia ajudar a explicar por que o universo contém tão pouca antimatéria. A nova armadilha torna o teste possível, mas ainda não o realizou. Físicos independentes descrevem a plataforma como uma sonda poderosa, e não como um resultado concluído.
O próximo passo é repetir a medição do elétron com o pósitron e colocar os dois números lado a lado, com uma precisão que ou confirmaria o quadro padrão ou abriria uma fissura nele.