Física: se midió la masa del antiprotón

Un poco de antimateria

La masa del antiprotón es igual a la masa del protón con diez dígitos de precisión. Physical Review Letters publicó hace poco (volumen 82, página 3198) un artículo donde se presenta ese resultado. Uno se pregunta si eso sirve para algo o es simplemente una carrera absurda de esas que los científicos emprendemos y rara vez nos paramos a valorar.
A mí me tocó participar en la primera parte del proyecto y con el cierre definitivo del “Low Energy Antiproton Ring” (LEAR) en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), queda claro que el número no se moverá en un buen rato. Comenzaron dos experimentos y sólo uno logró producir resultados: la colaboración TRAP dirigida por el profesor G. Gabrielse de Harvard.
La estrategia seguida era sencilla: primero atrapar antiprotones, medir su masa; luego atrapar protones y medir su masa. Para poder capturar antiprotones es necesario enfriarlos a temperaturas de sólo cuatro grados sobre el cero absoluto (-269 centígrados). No era un proceso sencillo, pues llegaban a la trampa con una temperatura superior a la de la superficie del sol (15.000 grados centígrados). Los enfriábamos con electrones que después eliminábamos.
Cuidado con los antiprotones
Los antiprotones requieren de muchos cuidados, pues en cuanto entran en contacto con protones se aniquilan convirtiéndose en energía y neutrinos. Por ello utilizamos una trampa electromagnética para mantener a las partículas sin tocar materia alguna. Así, fríos, los llegamos a mantener por 59 días sin perderlos. Después de esos dos meses los soltamos generando un pulso de neutrinos que salieron a viajar por todo el universo como únicos descendientes de los antiprotones más fríos de la tierra. Es un momento que recuerdo con gusto, pues lo hicimos conscientemente y nos permitió demostrar que la vida media de los antiprotones es, al menos, de dos meses. Pero por qué la pasión y el interés. El saber por el saber nos motivaba, pero también la posibilidad de descubrir algo. Queríamos y queremos saber si la naturaleza tiene simultáneamente las simetrías de carga, paridad y tiempo, también llamado teorema CPT.
CPT es fundamento de los modelos que tenemos de la naturaleza. La medición utiliza la propiedad de las partículas cargas de girar en un campo magnético a una frecuencia inversamente proporcional a su masa. Esa frecuencia es perceptible como una emisión de radio en la banda frecuencia modulada (FM). La señal provenía de un solo antiprotón para que no lo perturbara la presencia de otros. Diseñamos especialmente el imán superconductor donde manteníamos la trampa para alcanzar la sensibilidad.
Me da gusto saber que esa solución ya se aplica en los imanes utilizados en resonancia magnética, permitiendo mejores imágenes para los médicos. No era nuestra intención, pero éste es un ejemplo de cómo la ciencia y la tecnología van de la mano y se pueden ayudar. La igualdad entre las masas de materia y antimateria se ha probado con otras partículas, pero no son estables como el protón y el antiprotón. De segurose continuarán buscando discrepancias con otras pruebas precisas e ingeniosas. A mí me quitó el sueño muchas veces el experimento, otras no me dejó salir a la calle o de vacaciones, pero valió la pena. Ahora lo recuerdo con gusto y me entusiasma saber que la masa del protón y la del antiprotón son iguales, con un margen de error de 90 billonésimas; y la piedra angular, el teorema CPT, sigue firme en nuestra comprensión de la naturaleza.