¿Podrían estar vinculados los profundos misterios de la antimateria y la materia oscura? Pensando que podrían ser científicos de la colaboración internacional BASE, dirigido por Stefan Ulmer del RIKEN Cluster for Pioneering Research, y los colaboradores han realizado los primeros experimentos de laboratorio para determinar si una forma ligeramente diferente en la que la materia y la antimateria interactúan con la materia oscura podría ser la clave para resolver ambos misterios.

La materia oscura y la antimateria son problemas molestos para los físicos que intentan comprender cómo funciona nuestro mundo a un nivel fundamental.

El problema con la antimateria es que, aunque el Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria, el universo observable está hecho únicamente de materia. La antimateria se crea todos los días en experimentos y mediante procesos naturales como los rayos, pero se aniquila rápidamente en colisiones con la materia regular. Las predicciones muestran que nuestra comprensión del contenido de materia del universo está desviada en nueve órdenes de magnitud, y nadie sabe por qué existe la asimetría.

En el caso de la materia oscura, se sabe a partir de observaciones astronómicas que alguna masa desconocida está influyendo en las órbitas de las estrellas en las galaxias, pero se desconocen las propiedades microscópicas exactas de estas partículas. Una teoría es que son un tipo de partícula hipotética conocida como axión, que tiene un papel importante en la explicación de la falta de violación de simetría en la interacción fuerte en el modelo estándar de física de partículas.

Los colaboradores del grupo BASE se preguntaron si la falta de antimateria podría deberse a que interactúa de manera diferente con la materia oscura, y se dispuso a probar esto. Para el experimento, utilizaron un dispositivo especialmente diseñado, llamada trampa de Penning, para atrapar magnéticamente un solo antiprotón, impidiendo que entre en contacto con la materia ordinaria y sea aniquilado. Luego midieron una propiedad del antiprotón llamada frecuencia de precesión de espín. Normalmente, esto debería ser constante en un campo magnético dado, y una modulación de esta frecuencia podría explicarse por un efecto mediado por partículas similares a axiones, que son candidatos hipotéticos de materia oscura.

Primer autor del estudio, Christian Smorra, dice, "Por primera vez, hemos buscado explícitamente una interacción entre la materia oscura y la antimateria, y aunque no encontramos diferencia establecemos un nuevo límite superior para la posible interacción entre la materia oscura y la antimateria ".

Mirando hacia el futuro, Stefan Ulmer del RIKEN Cluster for Pioneering Research, quien es portavoz de la Colaboración BASE, dice, "De aquí en adelante, planeamos mejorar aún más la precisión de nuestras mediciones de la frecuencia de precesión de espín del antiprotón, permitiéndonos establecer restricciones más estrictas sobre la invariancia fundamental de carga, paridad y tiempo, y hacer que la búsqueda de materia oscura sea aún más sensible ".

El trabajo fue publicado en Naturaleza .