Científicos internacionales ante el gran desafío de la antimateria

El Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) informó de la puesta en marcha de ELENA, el proyecto con el que se quiere empezar a producir antiprotones en el año 2016 y avanzar de esta manera en el conocimiento y el estudio de la antimateria.

Científicos de Alemania, Canadá, Dinamarca, Estados Unidos, Francia, Japón, el Reino Unido y Suecia, bajo la coordinación del CERN, celebraron ya la primera reunión oficial de ELENA (siglas en inglés de Anillo de Antiprotones de Energía Extra Baja).

Stéphan Maury, director del proyecto, explicó que "ELENA es un nueva instalación dirigida a producir antiprotones con los menores niveles de energía nunca alcanzados, con el objetivo de mejorar el estudio de la antimateria".

ELENA es un pequeño anillo desacelerador de nueva construcción que se instalará en el mismo edificio que alberga el Desacelerador de Antiprotones (AD) y que ralentizará los protones con carga negativa hasta en un quinto de la energía que genera el AD.

Esto supondrá una mejora en la eficiencia para atrapar antiprotones para su estudio, del 0,01% actual hasta el 10%.

El problema con el AD es que los antiprotones que genera tienen que ser ralentizados para pasar por una serie de laminas de metal, un proceso que hace perder el 99,9% de estas antipartículas, lo que dificulta en extremo el proceso de investigación.

Gran paso científico

Walter Oelert, el pionero del estudio de la antimateria en el CERN, declaró que "este es un gran paso hacia delante en la física de la antimateria", una disciplina que, entre otras cosas, arroja luz sobre el proceso que condujo a la creación del Universo.

Desde que los antiprotones fueron descubiertos en 1955, estas partículas han demostrado ser una gran herramienta investigadora y en la década de 1980 jugaron un papel crucial para el descubrimiento de las partículas W y Z en las instalaciones del CERN.

Las partículas o bosones W y Z son los elementos que median en la interacción nuclear débil, una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza, y fueron descubiertas en el CERN en 1983 aunque su existencia había sido descrita mucho antes.

El CERN ha conseguido otros logros importantes en el campo de los antiprotones de baja energía, como atrapar y acumular grandes números de estas antipartículas a principios de la década de 1990, lo que permitió comparar con precisión protones y antiprotones.

Además, en 1995 se crearon en el CERN los primeros antiátomos -antihidrógeno-, lo que permitió nuevos ensayos sobre antimateria y, recientemente, se logró atrapar átomos de antihidrógeno.

Usos prácticos

La proyección de estos experimentos es muy amplia y el CERN ha llevado a cabo incluso estudios preliminares acerca del potencial del uso de antiprotones para las terapias contra el cáncer.

En el futuro, la idea es medir la influencia de la gravedad en los antiprotones y realizar comparaciones más detalladas de los átomos de hidrógeno y antihidrógeno, que pueden recrear la situación que generó el "Big Bang" en el origen del Universo.

Está previsto que la construcción del desacelerador ELENA comience en 2013 y que se complete en 2016.

¿Gravedad repulsiva?

La antimateria, ¿está sometida a la misma gravedad que la materia ordinaria o a una forma desconocida de antigravedad? Actualmente se preparan experimentos para medir las propiedades de esta materia "espejo", explicaron participantes en el coloquio "Antimateria y gravitación", que hace unos días se desarrolló en París.

"Es un viejo sueño de físico poder medir la acción de la gravedad en la antimateria", resumió Gabriel Chardin (CNRS/Universidad Paris-Sur).

Con el descubrimiento, en 1998, de que hay una aceleración de la velocidad de la expansión del universo, la idea de una "presión negativa", una suerte de gravedad repulsiva, está ganando terreno.

Si la antimateria reaccionara en forma diferente a la materia frente a la gravedad "sería una revolución" para la física, dijo Patrice Pérez (Instituto de Investigación de las Leyes Fundamentales del Universo, IRFU/CEA).

Materia "espejo" de la que conocemos, la antimateria es difícil de observar debido a que cada átomo de antimateria se aniquila al entrar en contacto con la materia, los que produce una enorme cantidad de energía.

Así, un átomo de hidrógeno está formado de un protón con carga eléctrica positiva y de un electrón negativo. Un átomo de antihidrógeno se compone de un protón negativo (antiprotón) y de un electrón positivo (positrón).

Los primeros átomos de antihidrógeno, producidos en 1995 en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) en Ginebra, se aniquilaron en forma casi instantánea al entrar en contacto con la materia.

Ultimamente se han realizado importantes avances en este campo: átomos de antihidrógeno fueron capturados por más de 16 minutos en el CERN, según los resultados publicados en junio, un nuevo experimento que debe facilitar el estudio de la antimateria.

A los físicos les es más fácil controlar, gracias a campos magnéticos, un antiprotón, una partícula que lleva una carga eléctrica, que un átomo neutro de antimateria.

De ahí la idea de utilizar iones positivos de antihidrógeno (un antiprotón negativo asociado con dos positrones), indica Pérez, quien participa en el proyecto internacional GBAR (Gravitationnal Behaviour of Antihydrogen at Rest - Comportamiento Gravitationnal del Antihidrógeno en Reposo).