La respuesta no es 42, sino 21, dice el editor de Nature

Dibujo20170803 apod 1610 Hydrogen Sky HI4PI

Quienes han leído la “Guía del autoestopista galáctico” de Douglas Adams (1979) saben que la respuesta a la «Pregunta definitiva» es 42. El editor de Nature bromea en un editorial sobre este tema y nos propone que la respuesta es 21, o para ser más precisos, 21 centímetros. La línea del hidrógeno, línea HI o línea de 21 cm, es una línea espectral asociada a una transición atómica entre dos niveles hiperfinos en el estado fundamental del hidrógeno neutro. Se usa con profusión en radioastronomía ya que permite penetrar las grandes nubes de polvo interestelar que son opacas en el óptico.

Por supuesto, el número correcto es 21,106 114 054 13 cm en el vacío, o si se prefiere 1420,405 751 786 MHz. El editor de Nature se hace eco de la observación por primera vez de la línea de 21 cm en el antihidrógeno (el antiátomo formado por un antiprotón y un positrón). La Colaboración ALPHA del CERN, que usa el Desacelerador de Antiprotones (AD), ha observado 194 antiátomos determinando un valor de 1420,4 ± 0,5 MHz (consistente con el átomo de hidrógeno hasta 4 partes por diez mil).

El jocoso editorial es “Why antimatter might be the answer to life, the Universe and everything,” Nature 548: 5 (03 Aug 2017), doi: 10.1038/548005b. El artículo es ALPHA Collaboration, “Observation of the hyperfine spectrum of antihydrogen,” Nature 548: 66–69 (03 Aug 2017), doi: 10.1038/nature23. También recomiendo el artículo de Elizabeth Gibney, “The race to reveal antimatter’s secrets,” Nature 548: 20–23 (03 Aug 2017), doi: 10.1038/548020a, que revisa los seis experimentos, ALPHA, ASACUA, ATRAP, BASE, AEGIS y GBAR (el único en preparación), que usan el Desacelerador de Antiprotones del CERN.

Dibujo20170803 The ALPHA-2 central apparatus nature23446-f1

ALPHA-2, la segunda generación del experimento ALPHA, atrapa antiprotones y positrones que se unen formando antiátomos de hidrógeno (o átomos de antihidrógeno). Para ello usa una trampa de Penning–Malmberg que a partir de unos 90 000 antiprotones y unos 1,6 millones de positrones produce unos 25 000 antihidrógenos. Solo unos 20 antihidrógenos tienen baja energía cinética (0,54 K) como para ser atrapados bajo un campo magnético axial de un tesla producido por imanes superconductores. La cavidad cilíndrica tiene un diámetro de 44,35 mm y una longitud de 280 mm. La vida media de los antihidrógenos en la trampa supera los 1000 segundos, pero las medidas se realizan durante los primeros 4 minutos.

Dibujo20170803 Ground-state hyperfine energy levels nature23446-f2

Esta figura muestra los niveles energéticos del antihidrógeno bajo un campo magnético de hasta 1,45 teslas. Solo se atrapan los antihidrógenos con niveles |c〉 y |d〉, que tienen una energía que crece con el campo magnético, siendo expulsados de la trampa los que tienen nivels |a〉 y |b〉, cuya energía decrece con el campo magnético. En la figura los estados del espín del positrón se denotan como ↓ y ↑, y los del antiprotón como ⇓ y ⇑. La idea esencial del experimento es usar microondas a 29 GHz para provocar la transición resonante de los estados atrapados |c〉 y |d〉, a los estados expulsables |a〉 y |b〉. Bajo 1,03 teslas, las transiciones |c〉 → |b〉 y |d〉 → |a〉 corresponden a la inversión del espín del positrón.

Dibujo20170803 number detected antihydrogen annihilation events nature23446-f4

Esta figura muestra los resultados obtenidos para las 22 secuencias de medida realizadas en un periodo de tres días. Se han medido un total de 194 antihidrógenosto que permiten estimar la transición hiperfina en 1420,4 ± 0,5 MHz. Futuras medidas permitirán mejorar la precisión de la medida, e incluso se pretende obtener una futura medida sin aplicar un campo magnético externo (a cero teslas).

¿Para qué sirve todo esto? En el CERN hay seis equipos de físicos trabajando con antimateria. Su sana competencia es intensa y las probabilidades de encontrar algo nuevo son escasas (por no decir paupérrimas). Todas las propiedades de la antimateria (salvo las cargas) son las mismas que las de la materia (según el modelo estándar y el teorema CPT). Pero estos físicos no pierden la esperanza de encontrar algo nuevo, un simple resquicio que apunte a física más allá del modelo estándar.

Como sueña Sam Ting, premio Nobel de Física en 1976 e investigador principal del experimento AMS-02 instalado en la Estación Espacial Internacional, quizás haya galaxias de antimateria ahí fuera esperando que algún día las descubramos. Si hubiera una sutil diferencia entre la línea de 21 cm del hidrógeno y del antihidrógeno podríamos buscar trazas de dichas antigalaxias. Por fantasioso que parezca, la esperanza es lo último que se pierde.

5 Comentarios

Participa Suscríbete

U-95U-95

A menos que se hallen muy aisladas -vacíos-, dudo que puedan existir. Seguramente vendrían acompañadas de emisiones de radiación X y gamma anormales cuando interaccionaran con materia normal, algo inevitable debido a la manera en la que se están formando ahora estructuras en el Universo.

JuanJuan

Loable el tiempo que dedican algunas personas a confirmar experimentalmente lo que ya se cree casi seguro: que las propiedades de la materia y antimateria son las mismas. Gracias a ellas tendremos evidencia empírica de ello, no ganarán ningún premio y la ciencia seguirá adelante con paso más firme, o no…

GerardoGerardo

Pues, ha sido en este mismo blog donde he leido que TODO debe comprobarse, aunque las probabilidades de encontrar algo distinto sean “paupérrimas”.

Y es en este mismo blog donde he leido que la serendipia durante esa busqueda es la madre de los grandes descubrimientos cientificos

Responde a Juan

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Cancelar