Uno de los misterios más profundos de la física actual es por qué parece que vivimos en un mundo compuesto solo de materia, mientras que el Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria. Alrededor del mundo, científicos, incluido el equipo de Stefan Ulmer de RIKEN, están diseñando y llevando a cabo mediciones de alta precisión para intentar descubrir diferencias fundamentales entre materia y antimateria que podrían conducir a la discrepancia.

En trabajo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , El equipo de Ulmer ha descubierto que el momento magnético del antiprotón es extremadamente cercano al del protón. Los investigadores utilizaron una técnica sofisticada con una precisión seis veces mayor que la anterior, que implica atrapar partículas individuales en un dispositivo magnético.

Para realizar los experimentos, tomaron antiprotones generados por el desacelerador de antiprotones del CERN y los colocaron en un poderoso dispositivo magnético, llamado trampa de Penning, donde podrían almacenarse por períodos de más de un año. Al realizar las mediciones, en momentos elegidos cuidadosamente para caer durante los turnos de noche o los fines de semana para minimizar la interferencia magnética, tomaron antiprotones individuales de la trampa de contención y los movieron a otra trampa. donde se enfriaron a casi cero absoluto y se colocaron en un campo magnético poderoso y complejo, permitiendo al grupo medir el momento magnético.

Basado en seis mediciones realizadas con este método, el grupo encontró que el momento (factor g) del antiprotón es 2.7928465 (23), mientras que el del protón se encontró anteriormente en 2,792847350 (9), con el número entre paréntesis que indica la cantidad de incertidumbre en los dígitos finales. Esto coloca las dos medidas, que son absolutas, en lugar de los relativos, con una diferencia de 0,8 partes por millón entre sí.

Según Ulmer, "Vemos una profunda contradicción entre el modelo estándar de física de partículas, bajo el cual el protón y el antiprotón son imágenes especulares idénticas entre sí, y el hecho de que a escalas cosmológicas, Existe una enorme brecha entre la cantidad de materia y antimateria en el universo. Nuestro experimento ha demostrado, basado en una medición seis veces más precisa que cualquier otra realizada antes, que aguanta el modelo estándar, y que parece, De hecho, que no haya diferencia en los momentos magnéticos protón / antiprotón en la incertidumbre de medición alcanzada. No encontramos ninguna evidencia de violación del CPT ".

En experimentos futuros, el equipo planea apuntar a la aplicación de una técnica de trampa doble Penning aún más sofisticada. Con este método, Es posible realizar mediciones 1000 veces mejoradas. El grupo ya ha aplicado esta técnica para medir el momento magnético del protón y tiene a mano el conjunto de métodos necesarios para realizar esta medición con el antiprotón. "Sin embargo, la implementación de este esquema experimental es técnicamente muy desafiante, y requerirá varias iteraciones ", dice Hiroki Nagahama, un doctorado estudiante del grupo de Ulmer y primer autor del estudio. "Estamos planeando realizar esta medición en una de las próximas ejecuciones de antiprotones".