ALPHA en CERN Aumenta la Producción de Antihidrógeno por un Factor de Ocho

El experimento ALPHA, que opera en la Fábrica de Antimateria del CERN, anunció en noviembre de 2025 un avance técnico que incrementa la tasa de producción de átomos de antihidrógeno en un factor de ocho. Jeffrey Hangst, portavoz de ALPHA, describió este logro como un hito que hace una década se consideraba ciencia ficción. La mejora se centra en la implementación de una técnica pionera para el enfriamiento de positrones, un componente esencial en la síntesis del antihidrógeno, la contraparte del hidrógeno.

Esta optimización permite ahora generar más de 15,000 átomos de antihidrógeno en cuestión de horas, un proceso que previamente requería semanas de operación continua. La colaboración ALPHA, que involucra a instituciones internacionales, utiliza antiprotones del Desacelerador de Antiprotones (AD) y ELENA, combinados con positrones de una fuente de sodio-22, para crear estos átomos neutros estables. La fusión ocurre en una trampa magnética tipo "mínimo-B" después de enfriar ambas partículas.

El avance específico se centró en la preparación de los positrones, contenidos en una trampa de Penning. Para superar la ineficiencia del enfriamiento natural, el equipo, liderado en el proyecto de enfriamiento de positrones por Niels Madsen, introdujo una nube de iones de berilio enfriados por láser en la trampa. Mediante este método, denominado enfriamiento simpático, los positrones disiparon energía al interactuar con los iones más fríos, permitiendo que la nube de positrones alcanzara temperaturas cercanas a los -266 °C. Esta temperatura ultrabaja aumenta significativamente la probabilidad de una combinación eficiente con los antiprotones para formar antihidrógeno estable.

El impacto en la escala de la investigación es directo. Durante los ciclos experimentales de 2023-2024, la colaboración ya había producido más de dos millones de átomos de antihidrógeno utilizando esta metodología mejorada. La capacidad de acumular una muestra utilizable durante la noche acelera el ritmo de los experimentos de espectroscopía de alta precisión, lo que Madsen califica como un "cambio de paradigma en la ciencia de frontera". Este nuevo régimen de producción transforma el estudio del antihidrógeno de un evento esporádico a un proceso más sistemático.

La principal motivación para la acumulación de antihidrógeno es abordar preguntas fundamentales de la física, especialmente la naturaleza de la interacción gravitatoria con la antimateria. Este suministro sin precedentes alimenta los objetivos del experimento ALPHA-g, que busca realizar la primera medición de precisión de la caída libre del antihidrógeno bajo la gravedad terrestre. El propósito es verificar el principio de equivalencia débil de la relatividad general, que postula que la materia y la antimateria deben caer a la misma velocidad. Este avance, publicado en Nature Communications, facilita la prueba de la simetría CPT y acerca a la comprensión de la asimetría cósmica que resultó en el predominio de la materia en el universo.