partículas y antipartículas: ¿Cuál es la diferencia entre materia y antimateria?
¿Por qué en el universo casi sólo hay materia? Una posible firma reside en las desviaciones más pequeñas entre partículas y antipartículas. Pero las nuevas mediciones del antihidrógeno demuestran una vez más que sus propiedades son similares a las del hidrógeno, al menos con la precisión de las mediciones anteriores.
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¿Las partículas y las antipartículas difieren en detalle y, de ser así, en qué exactamente?
La antimateria es uno de los bloques de construcción más enigmáticos del universo. A más tardar desde los «Illuminati» de Dan Brown, el término también se conoce fuera del mundo de la física. Esto significa copias prácticamente idénticas de partículas, solo que con carga opuesta. Si una partícula se encuentra con su antipartícula, ambas se destruyen entre sí y su respectiva masa se convierte completamente en energía. En la novela de Dan Brown, la antimateria se convierte por este motivo en un arma terrible. Sin embargo, los físicos se preocupan por esta sustancia por motivos completamente diferentes. Porque son muy pocos.
Si la materia y la antimateria realmente diferían sólo en la carga, entonces debería haber la misma cantidad de ambas en el universo. Dado que hoy todo habría sido aniquilado hace mucho tiempo, el universo debería estar completamente vacío. Pero este no es el caso, y es por eso que los procesos que tratan la materia y la antimateria de manera diferente debieron operar en el universo primitivo. En consecuencia, ambos tipos de materia deberían ser diferentes entre sí.
Los expertos llevan décadas buscando tales desviaciones. Un grupo de investigación internacional evaluó los datos del experimento antihidrógeno ALPHA en el centro europeo de investigación nuclear CERN y recopiló los resultados en la revista “Nature”.
El antihidrógeno está formado por un antiprotón y un antielectrón, el positrón. El experimento ALPHA crea estos antiátomos combinando antiprotones de colisiones de partículas con positrones de desintegraciones radiactivas. Los átomos de antihidrógeno se almacenan en campos magnéticos. Los expertos llevan desde 2010 realizando experimentos de precisión con partículas: ya han demostrado que el antiátomo cae de la misma manera que la materia convencional y tiene la misma transición del orbital 1S al 2S que el hidrógeno. En la nueva publicación, los expertos se centraron en el llamado escote hiperfino.
Estudios precisos del hidrógeno revelan una división muy fina de los niveles de energía. La razón de esto es la estructura del núcleo: el protón no es una partícula puntual, sino que está formado por una nube de quarks y gluones. Su distribución espacial crea un campo magnético que influye en los electrones. El resultado es una subdivisión hiperfina. Al examinarlos en antihidrógeno, aprendemos más sobre la naturaleza de los antiprotones.
Los primeros estudios sobre la división hiperfina del antihidrógeno se llevaron a cabo ya en 2017, pero recién ahora los experimentos han sido lo suficientemente precisos como para proporcionar información sobre la estructura subyacente de los antiprotones, dicen los expertos. Consiguieron aumentar la precisión en un factor de 100 en comparación con las primeras mediciones. El resultado: la escisión hiperfina del antihidrógeno coincide con la del hidrógeno.
Pero aún no se ha dicho la última palabra. Debido al complejo manejo del antihidrógeno, los resultados de las mediciones son un millón de veces menos precisos que los del hidrógeno normal. Por este motivo, los expertos siguen perfeccionando la configuración experimental e intentan aumentar aún más la precisión del experimento en el futuro. Quizás sólo con una precisión aún mayor se hará evidente una diferencia mensurable y, por tanto, una indicación de por qué nuestro universo puede existir.
Ahmadi, M. et al., Naturaleza 10.1038/naturaleza23446, 2017
Akbari, R. et al., Naturaleza 10.1038/s41586–026–10556-x, 2026
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