Por primera vez, Científicos de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y el Instituto Max Planck de Física del Plasma (IPP) han logrado guiar positrones sin pérdidas, las antipartículas de electrones, en una trampa de campo magnético. Este es un paso importante hacia la creación de un plasma materia-antimateria de electrones y positrones como los plasmas que se cree que ocurren cerca de las estrellas de neutrones y los agujeros negros. En una entrevista, La Dra. Eve Stenson presenta su trabajo de investigación.

¿Por qué quiere atraer positrones a una trampa?

Ser capaz de capturar y confinar positrones es fundamental para estudiar lo que se conoce como plasma de pares electrón-positrón. Estos plasmas son de gran interés tanto para la investigación de cuestiones fundamentales en la física del plasma como en la astrofísica.

¿Qué tiene de difícil capturar positrones?

Los positrones son las antipartículas de los electrones, tienen las mismas propiedades excepto que están cargadas positivamente en lugar de negativamente. Cuando un positrón golpea un electrón, ambos se aniquilan instantáneamente en un destello de luz. Y dado que hay electrones en abundancia en todas partes de la Tierra, es extremadamente difícil almacenar positrones de tal manera que sobrevivan al menos un tiempo.

Afortunadamente, tenemos la fuente de positrones más poderosa del mundo, NEPOMUC (fuente de positrones inducida por neutrones Munich), aquí en Garching, al norte de Munich, en el Research-Neutronsource Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). Puede producir 900 millones de positrones por segundo.

Los físicos del plasma han estado simulando este plasma de electrones y positrones durante 40 años. Ahora ha dado un paso decisivo hacia su consecución en la práctica. ¿Cómo hiciste eso?

En realidad, es muy difícil guiar partículas cargadas, como los positrones positivos, hacia una trampa magnética. Las mismas reglas de la física que confinan a las partículas dentro de esta trampa desafortunadamente también mantienen fuera a las partículas que se supone que deben ingresar.

Nuestra trampa tiene un campo magnético muy similar al de la Tierra u otros cuerpos celestes. Se nos ocurrió la idea de aplicar brevemente un voltaje eléctrico al borde de la trampa para guiar los positrones a través de las "barras" magnéticas. Cuando apaguemos el voltaje nuevamente, los positrones quedan atrapados en la jaula. Funcionó tan bien incluso nos sorprendió.

¿Cuánto tiempo ha podido confinar los positrones?

... por un poco más de un segundo. Ningún grupo en el mundo ha logrado hacer esto con antimateria en este tipo de trampas.

¿Cuáles son los beneficios de los resultados para la física del plasma u otras áreas?

El objetivo del grupo APEX (A Positron-Electron Experiment) del Instituto Max Planck de Física del Plasma es producir un plasma materia-antimateria de electrones y positrones y confinar ese plasma en una jaula magnética. El primer paso, sin embargo, es poder producir y almacenar suficientes positrones. El siguiente paso es crear y examinar esos plasmas.

La astrofísica asume que estos plasmas exóticos se producen en las proximidades de estrellas de neutrones y agujeros negros. En la física del plasma terrestre, Se espera que la simetría de masas de positrones y electrones conduzca a nuevos hallazgos sobre ondas y turbulencias en plasmas, hallazgos que podrían ayudarnos a utilizar la fusión nuclear para la generación de energía en el futuro.