Un equipo de físicos ha alcanzado un logro sin precedentes al conseguir atrapar un único positrón, la antipartícula del electrón, y mantenerlo aislado durante meses. Este avance, publicado en Physical Review Letter, abre la puerta a poner a prueba los fundamentos de la física moderna, buscando posibles discrepancias que podrían revolucionar nuestra comprensión del universo.
La antimateria representa un desafío experimental considerable. Su contacto con la materia ordinaria provoca una aniquilación instantánea, liberando energía, lo que convierte su aislamiento en uno de los retos técnicos más grandes de la ciencia contemporánea. No obstante, un equipo de físicos ha superado esta barrera al lograr atrapar un solo positrón, la antipartícula del electrón, manteniéndolo suspendido por varios meses. Este hito, documentado en la revista Physical Review Letter, ofrece una vía para examinar los pilares de la física actual. Esto es crucial, ya que, según Gerald Gabrielse, líder de la investigación, “si resultara que no son iguales (electrón y positrón), ese sería el descubrimiento más grande en física del último siglo”.
Para comprender la magnitud de este trabajo, es importante saber que el equipo no solo ha creado antimateria, sino que ha construido lo que denominan un “ciclotrón cuántico de un solo positrón”. Este desarrollo se acerca a la ciencia ficción, según uno de los investigadores. El positrón se origina de una fuente radiactiva de sodio-22, disparado con una energía inmensa. Para su estudio, los científicos deben enfriarlo hasta los 300 milikelvin, una temperatura apenas superior al cero absoluto. Esto implica reducir su energía en más de diez órdenes de magnitud en un lapso muy breve.
El verdadero arte reside en cómo consiguen introducirlo en una trampa magnética para su estudio. Los investigadores permiten que el positrón se una brevemente a un electrón, formando positronio, un átomo exótico y eléctricamente neutro. Al carecer de carga, este átomo puede pasar a través de un diminuto orificio de solo 625 micrómetros hacia una “trampa”, donde un intenso campo eléctrico ioniza el átomo, dejando el positrón completamente atrapado. Este es un proceso complejo; cargar un solo positrón puede tardar entre 8 y 11 horas. Sin embargo, una vez logrado, la partícula permanece dócil y suspendida durante meses para su estudio.
La dedicación a capturar una partícula tiene una razón fundamental: el misterio de nuestra existencia. Según el Modelo Estándar de la física de partículas, el Big Bang debería haber producido cantidades iguales de materia y antimateria. Sin embargo, el universo actual está compuesto mayoritariamente de materia. Esto sugiere que algo debió romper esa simetría, y los físicos han buscado esta discrepancia durante décadas. Más específicamente, bajo este equilibrio, un electrón y un positrón deberían ser reflejos perfectos, con la misma masa y un momento magnético, conocido como 'factor g', idénticos pero de signo opuesto.
En 2023, este mismo equipo de la Universidad Northwestern logró medir el factor g del electrón con una asombrosa precisión de 0,13 partes por billón. No obstante, el récord vigente de comparación entre electrón y positrón data de 1987, que estableció que son iguales con una precisión de 2,1 partes por billón. Con este nuevo ciclotrón cuántico, el positrón queda aislado de forma tan perfecta que los investigadores calculan que podrán mejorar la precisión de la medida de su momento magnético unas 30 veces.
Este logro confirma que la máquina desarrollada funciona, aunque la medida de alta precisión aún está pendiente. Ahora, se abre la oportunidad para que, una vez controlada la “bestia”, cualquier investigador pueda explorar sus implicaciones y extrapolarlas a las grandes interrogantes de la física.
