El experimento ATRAP (del inglés trampa de antihidrógeno) publica en Physical Review Letters una nueva medida del momento magnético del antiprotón realizada con una incertidumbre sin precedentes de 4,4 partes por millón (ppm). Este resultado es 680 veces más preciso que anteriores mediciones. Este incremento en la precisión se debe a la capacidad del experimento de atrapar protones y antiprotones de forma individual, y por usar un gradiente magnético enorme para ganar sensibilidad para un momento nuclear tan pequeño. Este nuevo resultado forma parte del intento por entender el desequilibrio entre materia y antimateria, uno de los grandes misterios de la Física moderna.
"Es importante comparar con precisión las propiedades de las partículas de materia y antimateria, ya que la causa fundamental del gran desequilibrio entre antimateria y materia en el universo no ha sido descubierta aún", explicó el portavoz del experimento ATRAP, Gerald Gabrielse, de la Universidad de Harvard. "Comparando los pequeños momentos magnéticos del antiprotón y el protón comprobamos el Modelo Estándar y el teorema CPT con una gran precisión".
Aplicando esta aproximación a las partículas individuales al estudio de antiprotones, el experimento ATRAP ha sido capaza de realizar medidas precisas de la carga, masa y momento magnético del antiprotón. Usando un aparato llamado 'trampa de Penning', una especie de "jaula" electromagnética, el antiprotón es suspendido en el centro de un electrodo de anillo de hierro entre dos electrodos de cobre. El contacto con helio líquido mantiene los electrodos a 4,2 grados kelvin, proporcionando un vacío casi perfecto que elimina los átomos de materia que de otra forma aniquilarían el antiprotón. Diversos voltajes aplicados a los electrones permiten manipular el antiprotón y medir sus propiedades.
El equipo de ATRAP halló que los momentos magnéticos del antiprotón y el protón son "exactamente opuestos": iguales en intensidad, pero opuestos en dirección respecto del espín de las partículas, lo cual es compatible con el Modelo Estándar y el teorema CPT. Sin embargo, el potencial para medir de forma mucho más precisa coloca al experimento ATRAP en posición de probar la predicción del Modelo Estándar de forma mucho más rigurosa.
"Planeamos continuar nuestra investigación sobre la simetría CPT mediante más mediciones precisas de antiprotones", dijo Gabrielse. "Combinando los métodos de partículas individuales con nuevos métodos cuánticos que hacen posible observar el espín de un antiprotón, debería ser posible comparar un antiprotón y un protón con una precisión de 1 parte por mil millones o incluso más".Physical Review Letters publicará la próxima semana un segundo resultado de ATRAP, la primera observación realizada por el equipo del movimiento del espín de un protón individual. El equipo de ATRAP utilizará protones individuales para refinar los nuevos métodos cuánticos para estar listo para hacer pruebas cada vez más precisas cuando el CERN reanude las operaciones en su sistema de antiprotones (AD) en 2014.
