Antimateria nu e deloc ușor de prins. Tocmai de aceea rămâne atât de misterioasă. Totuși, o echipă de fizicieni de la Universitatea Northwestern a reușit ceva spectaculos: a captat o singură particulă de antimaterie și a ținut-o prizonieră luni întregi. Prin răcirea ei la temperaturi apropiate de zero absolut, cercetătorii i-au putut controla cu mare precizie stările cuantice, fără să o atingă măcar. Experimentul, publicat în revista Physical Review Letters, e un pas important către rezolvarea unuia dintre marile mistere ale fizicii.

Particula captată e un pozitron, echivalentul antimateriei pentru electron. Echipa, condusă de Gerald Gabrielse, a construit un dispozitiv numit ciclotron cuantic cu un singur pozitron. El folosește câmpuri electrice și magnetice ca să țină particula într-un vid, la o temperatură foarte aproape de zero absolut.

De ce contează să prinzi o particulă atât de mică și de capricioasă? Ca să înțelegi miza, trebuie să pornești de la o întrebare aparent simplă, dar care i-a bătut la cap pe fizicieni zeci de ani: unde e toată antimateria?

În teorie, antimateria ar trebui să fie peste tot. Matematica spune că fiecare particulă de materie are un corespondent, o antiparticulă. Fizicienii au confirmat asta experimental. Universul ar trebui deci să conțină cantități similare din ambele. Însă aproape tot ce observăm e făcut din materie obișnuită, iar motivul rămâne necunoscut.

Antiparticulele pot fi produse în laborator, dar studierea lor e incredibil de dificilă. Când o antiparticulă intră în contact cu materia obișnuită, cele două se anihilează reciproc și eliberează energie. Ca să nu transforme laboratoarele în explozii, oamenii de știință folosesc camere de vid și câmpuri electromagnetice care țin particulele suspendate, în izolare. Asta rezolvă problema doar pe jumătate. Studierea acestor particule, mai ales experimentele cu comportamentul lor la scară cuantică, rămâne o provocare.

Aici intervine realizarea echipei de la Northwestern. Răcită aproape de zero absolut, particula se afla în starea de energie cea mai joasă. Asta le-a permis cercetătorilor să provoace schimbări controlate în comportamentul ei cuantic. Spre deosebire de alte metode din fizica particulelor, abordarea aceasta nu a distrus particula. Cercetătorii au putut astfel să o țină captivă luni întregi și să repete măsurătorile.

Ce ne poate învăța o antiparticulă domesticită? Fizicienii știu că materia și antimateria au proprietăți foarte asemănătoare. De exemplu, un electron și un pozitron au exact aceeași masă, deși sarcinile lor electrice sunt opuse. Întrebările rămân însă: cât de asemănătoare sunt de fapt cele două forme de materie și există diferențe minuscule care au scăpat până acum experimentelor?

Pentru a afla, cercetătorii vor să compare proprietățile magnetice ale celor două particule. Fizicienii au făcut deja măsurători extrem de precise cu electroni, dar să atingi aceeași precizie cu pozitroni s-a dovedit mai greu. Potrivit Societății Americane de Fizică, noul dispozitiv ar putea permite măsurători ale antiparticulelor de aproximativ 30 de ori mai precise decât cele de până acum.

Până acum, experimentul nu a scos la iveală nicio diferență neașteptată între cele două particule. Ce au obținut cercetătorii e o capacitate mai bună de a detecta astfel de diferențe în antimaterie. Rezultatul nu e un răspuns, ci un instrument mai ascuțit.

Miza e însă uriașă. Dacă măsurătorile viitoare vor arăta că un pozitron reacționează la câmpurile magnetice altfel decât un electron, fizicienii vor trebui să revizuiască unele dintre legile cu care explică comportamentul materiei și al antimateriei. Ar fi o fisură în modelul actual, iar fisurile acestea sunt exact ce caută cei care vor să înțeleagă de ce universul arată așa cum arată.

Deocamdată, avem o particulă ținută la respect luni întregi și un instrument de măsură mult mai fin. Rămâne de văzut ce secrete va mai ceda antimateria.