Los científicos de la Universidad de Swansea que trabajan en el CERN han publicado un estudio que detalla un gran avance en la investigación de antihidrógeno.

Los científicos trabajaban como parte de la colaboración ALPHA que está formada por investigadores y grupos de más de una docena de instituciones de todo el mundo. con el contingente del Reino Unido dirigido por el profesor Mike Charlton de la Universidad de Swansea.

La investigación, financiado por el EPSRC, se obtuvo utilizando un aparato en las instalaciones de Antiproton Decelerator en el CERN, y ha sido publicado en el Naturaleza diario.

El experimento

El experimento del equipo ALPHA muestra cómo los científicos mejoraron la eficiencia en la síntesis de antihidrógeno, y por primera vez logró acumular los anti-átomos, lo que ha permitido un mayor alcance en su experimentación.

El profesor Charlton dijo:"Cuando un átomo excitado se relaja, emite luz de un color característico, el color amarillo de las farolas de sodio es un ejemplo cotidiano de esto. Cuando el átomo es hidrógeno, que es un solo electrón y un solo protón, y el electrón excitado decae al estado de energía más bajo desde uno más alto, la serie discreta de luz ultravioleta emitida forma la Serie Lyman, que lleva el nombre de Theodore Lyman, quien lo observó por primera vez hace más de 100 años.

“La presencia de estas líneas discretas ayudó a establecer la teoría de la mecánica cuántica que gobierna el mundo a nivel atómico y es una de las piedras angulares de la física moderna.

"La línea Lyman-alfa es de fundamental importancia en física y astronomía. Por ejemplo, observaciones en astronomía sobre cómo la línea de emisores distantes se desplaza a longitudes de onda más largas (conocido como desplazamiento al rojo), nos da información sobre cómo evoluciona el universo, y permite probar modelos que predicen su futuro "

Este experimento es la primera vez que se produce la transición Lyman-alfa, cuando el electrón de hidrógeno hace la transición entre el llamado estado 1S y 2P, Se ha observado que emite o absorbe luz ultravioleta de 121,6 nm de longitud de onda en antihidrógeno. El antihidrógeno es la contraparte del hidrógeno en antimateria, y está compuesto por un solo anti-protón y un solo anti-electrón con la última partícula también conocida como positrón.

Átomos emocionados

Para este experimento, los físicos acumularon alrededor de 500 átomos de antihidrógeno en la trampa. Si no hacían nada podrían contener estos átomos para muchos, muchos, horas sin perdida. Sin embargo, iluminando los átomos atrapados con varios colores de luz ultravioleta, el equipo podría impulsar la transición Lyman-alfa y excitar los átomos de antihidrógeno.

Estos átomos excitados ya no están atrapados dentro del aparato y, estar compuesto de antimateria, aniquilan rápidamente con la materia circundante del equipo y son detectados.

Esta observación es significativa ya que es otra prueba más de una propiedad del antihidrógeno que concuerda bien con la del hidrógeno. También es un paso clave hacia la producción de átomos de antihidrógeno ultrafríos, que mejorará enormemente la capacidad de control, manipular y realizar más estudios de precisión sobre el anti-átomo.

El profesor Charlton dijo:"Esto representa otro avance histórico en la física atómica, que debería abrir el camino a la manipulación de las energías cinéticas de los anti-átomos atrapados

"Si bien los estudios han continuado en las instalaciones de Antiproton Decelerator en el CERN, refinando aún más estas mediciones y utilizando las técnicas para mejorar nuestra comprensión del antihidrógeno a través de la espectroscopia, el equipo de ALPHA modificará el aparato para estudiar el efecto de la gravedad de la Tierra sobre el anti-átomo. Los próximos meses serán un momento emocionante para todos los interesados ​​".