Redacción

Aunque un rayo láser tiende a calentar todo aquello que toca, a escala atómica es factible usarlo para empujar átomos y moléculas del modo preciso mediante impactos leves de fotones (partículas de luz), de tal manera que los impactos refrenen sus movimientos y esos átomos o moléculas se muevan más despacio. Dado que la temperatura es una medida directa de las velocidades del movimiento de un grupo de moléculas o átomos, reducir sus movimientos equivale a bajar sus temperaturas. Las técnicas láser que ejercen este efecto son conocidas como enfriamiento por láser.

En el universo actual, la antimateria, de signo opuesto a la materia, solo existe de manera natural durante instantes fugaces, en el marco de fenómenos físicos de alta energía. Cuando materia y antimateria entran en contacto se aniquilan mutuamente, liberando una cantidad colosal de energía. Cada partícula tiene una antipartícula. Por ejemplo, la antipartícula de un electrón es un positrón (o antielectrón) y la de un protón es un antiprotón. Las antipartículas se pueden agrupar para formar un átomo (antiátomo) de antihidrógeno, otro de antihelio, y así sucesivamente.

La Colaboración ALPHA en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas Elementales (CERN), situado en la frontera entre Suiza y Francia, ha conseguido enfriar átomos de antihidrógeno (la forma más simple de antimateria atómica) utilizando luz láser.

Este primer uso exitoso del enfriamiento por láser al antihidrógeno en la Colaboración ALPHA, logrado por el equipo de Niels Madsen, de la Universidad de Swansea en Gales, Reino Unido, permitirá estudiar mucho más detenidamente al antihidrógeno. Ahora será posible hacer mediciones considerablemente más precisas de la estructura interna del antihidrógeno y de cómo se comporta bajo la influencia de la gravedad. La comparación de estas mediciones con las del átomo de hidrógeno podría revelar diferencias entre los átomos de materia y antimateria, más allá de su distinto signo. Tales diferencias, si existen, podrían aclarar por qué el universo está formado solo por materia, ya que, en teoría, en el Big Bang (la “explosión” con la que nació el universo) se crearon materia y antimateria en cantidades iguales.

Antiátomos atrapados siendo enfriados. (Imagen: Chukman So)

“La capacidad de enfriar con láser átomos de antihidrógeno marca un antes y un después en las mediciones espectroscópicas y gravitacionales, y podría dar lugar a nuevas perspectivas en la investigación de la antimateria, como la creación de moléculas de antimateria y el desarrollo de la interferometría antiatómica”, explica Jeffrey Hangst, portavoz de la Colaboración ALPHA. “Hace una década, el enfriamiento por láser de la antimateria pertenecía al ámbito de la ciencia-ficción”.

Los autores del logro lo detallan en su artículo titulado “Laser cooling of antihydrogen atoms”, publicado en la revista académica Nature.