El helio antiprotónico es un átomo de tres cuerpos compuesto por un antiprotón y un electrón que orbita alrededor de un núcleo de helio . Por lo tanto, está hecho en parte de materia y en parte de antimateria. El átomo es eléctricamente neutro, ya que tanto los electrones como los antiprotones tienen cada uno una carga de -1, mientras que los núcleos de helio tienen una carga de +2.
Producción
Estos átomos exóticos se pueden producir simplemente mezclando antiprotones con gas helio ordinario; el antiprotón elimina espontáneamente uno de los dos electrones contenidos en un átomo de helio normal en una reacción química, y luego comienza a orbitar el núcleo de helio en el lugar del electrón. Esto sucederá en el caso de aproximadamente el 3% de los antiprotones introducidos en el gas helio. La órbita del antiprotón, que tiene un gran número cuántico principal y un número cuántico de momento angular de alrededor de 38, se encuentra lejos de la superficie del núcleo de helio. El antiprotón puede orbitar el núcleo durante decenas de microsegundos, antes de caer finalmente a su superficie y aniquilarse .
Espectroscopia laser
Los átomos de helio antiprotónico están siendo estudiados por el experimento ASACUSA en el CERN . En estos experimentos, los átomos se producen primero deteniendo un haz de antiprotones en gas helio. Luego, los átomos son irradiados por potentes rayos láser, que hacen que los antiprotones resuenen y salten de una órbita atómica a otra.
Medición de la relación de masa entre el antiprotón y el electrón.
Al medir la frecuencia particular de la luz láser necesaria para hacer resonar el átomo, el experimento ASACUSA determinó la masa del antiprotón, que midieron a1 836 .153 6734 (15) veces más masivo que un electrón . [1] Esto es lo mismo que la masa de un protón "regular", dentro del nivel de certeza del experimento. Esta es una confirmación de una simetría fundamental de la naturaleza llamada CPT (abreviatura de carga, paridad e inversión de tiempo). Esta ley dice que todas las leyes físicas permanecerían sin cambios bajo la inversión simultánea del eje de carga , la paridad de los ejes espaciales y la orientación del eje del tiempo . Una predicción importante de esta teoría es que las partículas y sus antipartículas deberían tener exactamente la misma masa.
Comparación de masas y cargas de antiprotones y protones
Al comparar los resultados anteriores en espectroscopía láser de helio antiprotónico con mediciones separadas de alta precisión de la frecuencia del ciclotrón del antiprotón realizadas por las colaboraciones ATRAP y BASE en el CERN, la masa y la carga eléctrica del antiprotón se pueden comparar con precisión con los valores de protones. Las mediciones más recientes de este tipo muestran que la masa del antiprotón (y el valor absoluto de la carga) es la misma que la del protón con una precisión de 0,5 partes en mil millones.
Iones de helio antiprotónicos
Un ion de helio antiprotónico es un objeto de dos cuerpos compuesto por un núcleo de helio y un antiprotón en órbita. Tiene una carga eléctrica de +1. El experimento ASACUSA en 2005 produjo iones fríos con una vida útil de hasta 100 ns.
Ver también
Referencias
- ^ Hori, M .; et al. (2016). "Enfriamiento de gas tampón de helio antiprotónico de 1,5 a 1,7 K, y relación de masa antiprotón a electrón". Ciencia . 354 (6312): 610–4. Código bibliográfico : 2016Sci ... 354..610H . doi : 10.1126 / science.aaf6702 . PMID 27811273 .