El universo está casi desprovisto de antimateria, y los físicos aún no han descubierto por qué. Descubrir cualquier pequeña diferencia entre el comportamiento de la antimateria y la materia en el campo gravitacional de la Tierra podría arrojar luz sobre esta cuestión. Átomos de positronio, que constan de un electrón y un positrón, son un tipo de átomos de antimateria que se está considerando para probar si la antimateria cae al mismo ritmo que la materia en el campo gravitacional de la Tierra. Pero son efímeros durando apenas 142 nanosegundos, muy poco para realizar un experimento de gravedad de antimateria. Por lo tanto, los investigadores están buscando activamente trucos para crear fuentes de átomos de positronio que vivan más tiempo. En un artículo publicado hoy en la revista Revisión física A , la colaboración de AEgIS en el CERN describe una nueva forma de hacer positronio de larga duración.

Para ser útil para experimentos de gravedad de antimateria, una fuente de átomos de positronio necesita producir átomos de larga vida en grandes cantidades, y con velocidades conocidas que pueden controlarse y no se ven afectadas por perturbaciones tales como campos eléctricos y magnéticos. La nueva fuente AEgIS cumple todas estas casillas, produciendo unos 80 000 átomos de positronio por minuto que duran 1140 nanosegundos cada uno y tienen una velocidad conocida (entre 70 y 120 kilómetros por segundo) que se puede controlar con una alta precisión (10 kilómetros por segundo).

¿El truco? Usando un convertidor especial de positrón a positronio para producir los átomos y un solo destello de luz láser ultravioleta que mata dos pájaros de un tiro. El láser lleva los átomos del estado electrónico de menor energía a un estado de mayor energía de larga duración y puede seleccionar entre todos los átomos solo aquellos con cierta velocidad.

Esta no es la primera vez que los investigadores producen una fuente de átomos de positronio de larga duración. Hay otras técnicas que lo hacen, incluido uno que implica llevar los átomos a estados electrónicos llamados estados de Rydberg, y que también podría usarse para realizar experimentos de gravedad con positronio. Pero todos estos son muy sensibles a los campos eléctricos y magnéticos, que influyen en la velocidad de los átomos y deberían tenerse en cuenta en futuras mediciones de la gravedad. El nuevo método ideado por AEgIS es "más limpio, "en el sentido de que es casi insensible a estos campos.

El siguiente paso en el largo camino para medir el efecto de la gravedad sobre el positronio con la nueva fuente AEgIS (el equipo AEgIS y otras colaboraciones del CERN planean principalmente tomar medidas con átomos de antihidrógeno) será confirmar que los átomos producidos son eléctricamente neutros. El complejo de aceleradores del CERN está cerrado actualmente por un importante programa de actualización de dos años, por lo que la mayoría de los experimentos en el laboratorio, que requieren un haz de protones, han dejado de funcionar durante este período. Una ventaja de este experimento con positronio es que no requiere protones, para que pueda seguir funcionando durante el apagado.