Atraparon un positrón durante meses: el experimento que puede cambiar la física del siglo

Un equipo de físicos de la Universidad Northwestern consiguió atrapar un único positrón, la antipartícula del electrón, y mantenerlo suspendido durante meses sin que se aniquile con la materia ordinaria. El avance, publicado en Physical Review Letters, abre la puerta a mediciones de precisión que podrían revelar si existe una diferencia entre materia y antimateria, algo que explicaría por qué el universo está hecho casi exclusivamente de materia.

El líder del trabajo, Gerald Gabrielse, lo resumió sin vueltas: si resulta que el electrón y el positrón no son exactamente iguales, eso sería el mayor descubrimiento en física del último siglo. Hasta ahora, el Modelo Estándar dice que deberían ser espejos perfectos, con la misma masa y un momento magnético (factor g) idéntico pero de signo opuesto. Cualquier desviación rompería la simetría esperada desde el Big Bang.

El experimento no es sencillo. El positrón sale de una fuente radiactiva de sodio-22 con altísima energía. Los investigadores tienen que enfriarlo hasta 300 milikelvin, una reducción de más de diez órdenes de magnitud en muy poco tiempo. Luego viene el paso clave: dejan que se una brevemente a un electrón para formar un átomo de positronio, que al ser neutro puede pasar por un orificio de solo 625 micrómetros.

Una vez dentro de la trampa, un campo eléctrico ioniza el positronio y deja el positrón completamente aislado en un ciclotrón cuántico de una sola partícula. Todo el proceso de cargar un positrón lleva entre 8 y 11 horas, pero una vez logrado, la partícula queda dócil y estable durante meses. Eso permite estudiarla con una precisión que antes era imposible.

En 2023, el mismo equipo midió el factor g del electrón con una exactitud de 0,13 partes por billón. El récord de comparación entre electrón y positrón seguía siendo de 1987, con 2,1 partes por billón. Con este nuevo dispositivo calculan que podrán mejorar la precisión unas 30 veces.

El objetivo final es buscar la discrepancia que explique por qué, si el Big Bang produjo igual cantidad de materia y antimateria, hoy el universo está hecho casi solo de materia. Cualquier asimetría detectable cambiaría nuestra comprensión de las leyes fundamentales.

Por ahora la máquina funciona y el positrón está bajo control. Falta hacer las mediciones de alta precisión, pero el camino ya está abierto. Es un ejemplo claro de cómo la ciencia aplicada avanza paso a paso, con aparatos que rozan la ciencia ficción, para responder preguntas que vienen desde el origen del universo.

El trabajo refuerza que la transferencia tecnológica de estas técnicas de trampas de partículas puede tener impacto mucho más allá de la física teórica, aunque el impacto económico concreto todavía esté lejos. Lo que importa es que el experimento ya demostró que se puede domar la “bestia” de la antimateria durante meses. El resto vendrá con datos.