La película «Ángeles y Demonios» basada en la novela homónima de Dan Brown utilizó el LHC del CERN como arma publicitaria: Tom Hanks visitó el laboratorio europeo, aunque en la película se utilizó una reconstrucción holliwoodiense. Y en este blog utilicé la película como arma publicitaria: para hablar de los experimentos ALPHA y ATRAP del CERN que en 2008 habían fabricado ya cientos de millones de antihidrógenos («La verdadera ciencia de la película “Ángeles y Demonios”,» 11 Mayo 2009; y «“Ángeles y demonios” en Nature Physics (anti-spoilers abstenerse de leer),» 18 Junio 2009). Repito el inicio de la primera de estas entradas «A la mayoría de la gente no le interesa la ciencia ni las noticias científicas, salvo cuando se estrena una película que utiliza algo científico como excusa. Entonces, todo el mundo está “mágicamente” interesado en la ciencia de la película y en la posible ciencia “verdadera” detrás de dicha ciencia de película.» ¿Sigue alguien interesado en las trampas de antimateria? ¿Sigue alguien interesado en los experimentos ALPHA y ATRAP?
Aprovecharé la noticia de Eugenie Samuel Reich, «Antimatter held for questioning. Magnetically trapped atoms could test fundamental physics,» News, Nature 468: 355, Published online 17 November 2010, para volver a hablar de estos experimentos. La noticia (un artículo de ALPHA publicado en Nature) fue comentada por muchos medios. Quizás os guste la traducción de Kanijo, del artículo «Antimatter atoms produced and trapped at CERN,» Symmetry Breaking, Nov. 17, 2010, «Se producen y atrapan átomos de antimateria en el CERN,» Ciencia Kanija, Nov. 18, 2010. En portada de Menéame ya apareció la noticia de Europa Press, «CERN: Atrapan por primera vez 38 átomos de antihidrógeno,» Nov. 17, 2010, y volvió a aparecer en portada gracias a Yuri, «38 antihidrogenitos,» La pizarra de Yuri, Nov. 21, 2010. Por supuesto, Yuri lo borda y no puedo hacerlo mejor (recomiendo encarecidamente la lectura de su artículo). Pero bueno, ya que en España estamos de «puente» y yo estoy afónico «encerrado» en casa, creo que merece la pena que le dedique una entrada a ALPHA y los antihidrógenos.
Antes de nada, ¡y el artículo técnico! Lo olvidaba: G. B. Andresen et al., «Trapped antihydrogen,» Nature 468: 673–676, 02 December 2010 (Published online 17 November 2010). Bueno, ya podemos empezar…
Fabricar antimateria «caliente» es fácil, se hace todos los días en los aceleradores de partículas y en los escáneres PET (tomografía por emisión de positrones). Pero fabricar antimatiera «fría» es mucho más difícil, ya que hay que enfriar la antimateria «caliente» y para ello hay que atraparla. La ventaja de la antimateria «fría» es que al estar prácticamente en reposo es fácil estudiar sus propiedades con mucho detalle. Cinco años han necesitado los físicos del experimento ALPHA del CERN para desarrollar una trampa magnética capaz de almacenar «muchos» átomos de antihidrógeno, atrapados uno a uno, durante «mucho» tiempo, aunque no el suficiente para viajar desde Ginebra a Roma (con la tecnología de transporte actual). «Muchos» entre comillas significa 38. «Mucho» entre comillas significa 172 milisegundos. Solo 38, ¡qué poquitos! Bueno para fabricar estos 38 antihidrógenos se han tenido que fabricar previamente 10 millones de antiprotones y 700 millones de positrones (por cierto, un átomo de antihidrógeno está formado por un antiprotón en su núcleo y un positrón (antielectrón) que lo orbita). Como cualquiera puede comprender, fabricar 10 millones de antiprotones no es barato, pero para eso está ALPHA localizado en el CERN, para utilizar su infraestructura de «ciencia a lo grande.» Más aún, han tenido que repetir el experimento, paso a paso, 335 veces para lograr alcanzar la cifra récord de 38 antihidrógenos almacenados (en el resto de los experimentos se lograron almacenar menos de 38).
Los experimentos ATHENA y ATRAP ya fabricaron miles de átomos de antihidrógeno en 2002, pero estos antiátomos no fueron atrapados por trampas magnéticas, por lo que en pocos milisegundos se aniquilaban con los átomos de las paredes de sus contenedores. En el experimento ALPHA se ha desarrollado una trampa magnética específica y se ha logrado el récord de 38 antihidrógenos almacenados ¿Son suficientes 38 átomos para realizar experimentos espectroscópicos de alta precisión con el antihidrógeno? En realidad, no. Se estima que requieren al menos 100 antihidrógenos almacenados para mejorar las mejores medidas espectroscópicas actuales (obtenidas por otros procedimientos) y comprobar el teorema CPT. ¿Cuándo logrará ALPHA alcanzar este cifra? Supongo, no soy experto, que no tardarán mucho en lograrlo, es decir, uno o dos años. Aún así, con 38 antihidrógenos se pueden hacer muchas cosas. El experimento AEgIS del CERN estudiará el efecto de la gravedad sobre el antihidrógeno y si hay alguna diferencia respecto al hidrógeno convencional.
En la película «Ángeles y Demonios» se fabrican varios miligramos de antimateria que se envían al Vaticano, en Roma, de estraperlo. ¿Cuánto pesan 38 átomos de antihidrógeno? Exactamente lo mismo que 38 átomos de hidrógeno. ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en un miligramo? Hoy por hoy es imposible fabricar un miligramo de antihidrógeno en el CERN y atraparlo en una trampa magnética durante unos días, pero quien sabe si algún día será posible.