Materia y antimateria, átomo y anti-átomo, neutrino y antineutrino: cuando en el Big Bang se dio el punto de partida para la expansión de nuestro universo, había un equilibrio de materia y su contraparte, lo mismo para las partículas que conforman cada una. Pero siendo el nuestro un universo gobernado por la materia, ese equilibrio debió romperse en esa primera gran explosión, en que la antimateria relegada ocupa un lugar más bien esquivo.
Un lugar más bien detrás del espejo, un reflejo invertido de lo que nos rodea: si un electrón tiene carga negativa, su contraparte en la antimateria, un anti-electrón o positrón, la lleva positiva.
Claro, no hallamos antiprotones cada vez que nos pasamos los dedos por el pelo o pelamos una naranja. Hay que acudir a la sede de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) para encontrar la antimateria que han logrado aislar en sus instalaciones los 4.000 físicos que participan en el experimento.
Sabemos que las instalaciones en Suiza comprenden al Gran Colisionador de Hadrones, en cuyo seno se pudo dar con el bosón de Higgs, o mal llamada partícula de Dios, uno de los principales logros del CERN. Pero así como cuenta con un acelerador de partículas, parte del complejo es también el Desacelerador de Anti-protones (AD), que reduce la velocidad de los antiprotones (la contraparte de los protones en la antimateria) a alrededor del 10% de la velocidad de la luz para su investigación.
La principal herramienta de estas observaciones es la espectroscopia, que permite sondear la estructura interna de los átomos con radiación electromagnética, movilizando electrones hacia a niveles de energía más altos. Al recuperar sus estados regulares, las partículas liberan energía en forma de radiación electromagnética, capaz de revelar la estructura interna de los átomos. Ello, gracias a que ciertos niveles de energía emiten radiación de un color específico por su longitud de onda. En un gráfico espectral, una gráfica de intensidad en función de la longitud de onda, esta radiación se vería como picos delgados y altos en que una emisión de luz de una cierta longitud de onda de un experimento de espectroscopia se conoce como una línea espectral.
Así las cosas, la línea del hidrógeno es una de las más estudiadas con mayor precisión, dada la simpleza del átomo (un protón orbitado por un electrón). No obstante, el espectro de su anti-átomo, el anti-hidrógeno (un anti-protón orbitado por un positrón), no está bien estudiado. De ahí que el AD se haya enfocado en crear anti-átomos de hidrógeno mezclando plasma de anti-protón (gas ionizado) con positrones.
Los investigadores del experimento ALPHA en la instalación del AD realizaron una espectroscopia para investigar la estructura interna del anti-hidrógeno, detectando por primera vez, dos líneas espectrales, reporta Forbes.
El anti-hidrógeno creado fue expuesto a una frecuencia de microondas que excitó sus partículas e indujo transiciones entre diferentes estados de energía. El CERN logró atrapar en una trampa magnética especial hasta 74 anti-átomos. Al comparar las líneas espectrales de anti-hidrógeno e hidrógeno, se encontró que eran idénticas dentro del límite experimental que es consistente con el Modelo Estándar, comprobando así esta teoría universal.
Se espera que estos hallazgos ayuden a seguir determinando las diferencias y paralelos entre la anti-materia y la materia para explicar el desequilibrio entre ambas que reina en el Universo y que conocemos como violación de la simetría carga-paridad. Precisamente este mes una investigación del Acelerador de Alta Energía de Japón observó las oscilaciones entre anti-neutrinos, experimentos en los cuales se comprobó este concepto.