Un equipo de físicos de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, logró mantener atrapado un positrón, la antipartícula del electrón, durante meses y controlar su comportamiento cuántico. El avance permitirá realizar mediciones más precisas para investigar uno de los mayores enigmas de la ciencia: por qué el universo está compuesto principalmente de materia y no de antimateria.

El experimento, dirigido por el físico Gerald Gabrielse, fue publicado en la revista científica Physical Review Letters. Los investigadores desarrollaron un dispositivo que permite aislar una sola partícula, enfriarla a temperaturas cercanas al cero absoluto y observar sus cambios de energía sin destruirla.

La antimateria está formada por antipartículas que corresponden a las partículas de la materia ordinaria. El positrón, por ejemplo, tiene la misma masa que un electrón, pero su carga eléctrica es positiva en lugar de negativa.

Cuando una partícula de materia entra en contacto con su equivalente de antimateria, ambas pueden aniquilarse y transformar su masa en energía. Esta característica dificulta su almacenamiento y estudio, por lo que los científicos deben mantener las antipartículas aisladas de cualquier contacto con la materia convencional.

Para conseguirlo, el equipo utilizó campos eléctricos y magnéticos que mantienen suspendido al positrón dentro de una cámara de vacío, sin que toque las paredes del dispositivo. Además, redujo su temperatura hasta aproximadamente 0.3 grados por encima del cero absoluto, equivalente a unos -272.85 grados Celsius.

Estas condiciones permitieron llevar la partícula a su estado cuántico de menor energía y manipular sus transiciones mediante microondas. De esta manera, los investigadores pudieron observar y controlar su comportamiento con una precisión que abre nuevas posibilidades para el estudio de la antimateria.

El hallazgo busca contribuir a resolver una contradicción fundamental sobre el origen del universo. Las teorías científicas indican que el Big Bang debió producir cantidades prácticamente equivalentes de materia y antimateria. Sin embargo, ambas deberían haberse aniquilado entre sí, lo que dejaría un universo sin la materia necesaria para formar estrellas, planetas y galaxias.

La realidad es distinta: la materia predomina ampliamente en el universo observable, mientras que la antimateria es extremadamente escasa. Hasta ahora, los científicos no han conseguido explicar por completo qué mecanismo permitió que la primera prevaleciera sobre la segunda.

El equipo de Northwestern pretende comparar las propiedades magnéticas del positrón con las del electrón. Según las predicciones del Modelo Estándar de la física de partículas y los principios de simetría fundamentales, ambas partículas deben presentar una correspondencia muy precisa en sus propiedades.

Una diferencia inesperada entre las mediciones podría aportar indicios de fenómenos físicos que las teorías actuales todavía no explican. No obstante, el experimento no ha demostrado que exista tal diferencia ni ha resuelto el misterio de la predominancia de la materia.

Por ahora, el principal resultado consiste en desarrollar una técnica que permite estudiar una antipartícula individual durante periodos prolongados y controlar sus estados cuánticos. Los investigadores esperan utilizarla para realizar mediciones de mayor precisión y poner a prueba algunas de las explicaciones fundamentales sobre la naturaleza de la materia y el origen del universo.