Unos años Hace unos años, el equipo del físico Ivan Vorobyev en el Gran Colisionador de Hadrones comenzó a producir una forma exótica de antimateria conocida como antihelio. La antimateria es esa sustancia escurridiza que se aniquila al encontrarse con la materia regular, y el antihelio es el gemelo antimateria del clásico átomo de helio, el material que se encuentra en los globos de fiesta. Si bien ningún ser humano ha encontrado de manera concluyente una partícula de antihelio natural en la Tierra, podría ser clave para responder a uno de los mayores misterios pendientes de la física: la naturaleza de la materia oscura.
Si bien esta bestia puede ser rara en la Tierra, los físicos creen que podría ser abundante en nuestra galaxia, formada por la descomposición de la materia oscura, una sustancia invisible que parece constituir el 85 por ciento de la materia del universo. El lunes, el equipo de Vorobyev anunció que había generado alrededor de 18,000 núcleos de antihelio y, más notablemente, que usaron su resultado para calcular las probabilidades de que los detectores basados en la Tierra pudieran capturar el antihelio que se desplaza desde el espacio, donde podría significar la presencia de oscuridad. asunto.
Entre 2016 y 2018, el equipo de Vorobyev destruyó más de mil millones de partículas en el anillo de 16 millas del LHC, con sede en Ginebra. Realizaron dos tipos de colisiones de partículas: protones con protones e iones de plomo con iones de plomo, que se separan para formar una miríada de nuevas partículas, como piones, kaones y más protones. Registrar los restos requirió petabytes, es decir, miles de discos duros portátiles, de datos. Luego, comenzaron a tamizarlo. “Filtramos solo la parte que nos interesa”, dice Vorobyev, miembro de la colaboración ALICE, que llevó a cabo el proyecto. (El acrónimo significa A Large Ion Collider Experiment).
Específicamente, el equipo de Vorobyev se concentró en una versión de la antipartícula conocida como antihelio-3, compuesta por dos antiprotones y un antineutrón. El equipo de Vorobyev no es el primero en crear antihelio-3: los científicos observaron la antipartícula por primera vez en 1970 al producirla en un colisionador. Aún así, nadie lo ha capturado de manera concluyente en la naturaleza. Si bien la antimateria se forma naturalmente en nuestro planeta, generalmente consiste en partículas livianas como los positrones, la contraparte de la antimateria de los electrones, que son miles de veces menos masivas que el antihelio. Pero el antihelio-3 es relativamente pesado, y cuanto más pesada sea la partícula de antimateria, menos se producirá. “Si chocas con iones pesados, cada nucleón adicional te costará un factor de 300 o 400”, dice Vorobyev. “Eso significa que cada próximo núcleo se producirá con un factor 350 menos que el anterior”.
Aunque los físicos han inferido la presencia de materia oscura a través de su influencia gravitacional en la rotación de las galaxias, todavía no saben de qué está hecha. Las hipótesis incluyen objetos tan pesados como los agujeros negros y tan livianos como 100 millonésimas de la masa de un electrón. Hace dos décadas, los físicos propusieron por primera vez que ciertas partículas de materia oscura, conocidas como Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMP, podrían aniquilarse con anti-materia oscura para producir materia y antimateria en cantidades iguales. Si la materia oscura arroja antihelio a medida que se aniquila, encontrar esta antipartícula sería una pista de que realmente existe.
En teoría, los físicos que buscan materia oscura en realidad podrían buscar la materia o la antimateria que genera. “En muchos modelos, la materia oscura es su propia antipartícula, o hay cantidades iguales de materia oscura y anti-materia oscura”, dice el físico Tim Linden de la Universidad de Estocolmo en Suecia, que no participó en el experimento del LHC. «De cualquier manera, tiendes a generar tantas antipartículas como partículas de la aniquilación de la materia oscura».