En una de las pruebas más importantes del modelo estándar de la física de partículas, conocida como la simetría CPT, los investigadores del RIKEN-led BASE que colaboran en el CERN han hecho la medición más precisa hasta ahora sobre la razón carga-a-masa de los protones y de su antimateria, los antiprotones.
El trabajo, publicado en Nature, se llevó a cabo usando un Desacelerador de Antiprotones del CERN, un dispositivo que proveé antiprotones de bajas energías para los estudios de la antimateria. La invariancia CPT, la cual precisamente la prueba trataba de demostrar, significa que un sistema se mantiene sin cambio si tres de sus propiedades son puestas al revés: (C) la carga, que distingue la materia de la antimateria, (P) la paridad, que implica un desfasamiento de 180 grados en el espacio y (T) el tiempo. Esto es central al modelo estándar e implica que las partículas de antimateria deben ser especularmente perfectas con respecto a las mismas partículas de la materia, solamente que con las cargas cambiadas.
“Esto es un asunto importante”, dice Stefan Ulmer, quien es el líder de la investigación, “porque nos ayuda a entender por qué vivimos en un universo en donde prácticamente no hay antimateria, a pesar del hecho en que en el Big Bang debe haberse dado la creación de ambas. Si hallamos una violación del CPT, lo que significaría que la materia y la antimateria tienen propiedades diferentes. Pero hemos hallado en límites por demás estrictos, que la razón carga-a-masa es la misma”.
“Lo que hallamos”, dijo Ulmer, “es que la razón carga-a-masa es idéntica en 69 partes por billón (trillón norteamericano)”. Esta medida tiene resolución cuatro veces mayor que las medidas de los pares protón-antiprotón anteriores. En última instancia queremos hacer medidas que sean diez a cien veces más precisas que los estándares actuales”. Este trabajo tiene implicaciones sobre lo que se conoce como el principio de equivalencia débil, la idea de que todas las partículas podrán ser afectadas por la gravedad de la misma forma, sin tener en cuenta su masa o carga. El equipo usó sus hallazgos para calcular que dentro de una parte por millón, la antimateria y la materia se comportan exactamente igual con respecto a la gravedad.
De acuerdo al membro de BASE Christian Smorra, “hay muchas razones para creer en la física más allá del modelo estándar, incluyendo la misteriosa materia oscura y por supuesto la falta de balance entre la materia y la antimateria. Estas nuevas medidas de alta precisión ponen nuevos límites y podrán determinar la dirección a futuro de esta investigación”.
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