El antiprotón es la gemela especular del protón: la misma masa, pero carga negativa. Cuando se acerca al núcleo de un átomo, las partículas pueden aniquilarse, convirtiéndose en radiación. En el experimento PUMA en el CERN se estudia cómo los antiprotones son capturados por los núcleos y forman átomos exóticos, similares al hidrógeno, pero con un antiprotón en lugar del electrón.
En el nuevo trabajo, los físicos calcularon cómo interactúa un antiprotón con núcleos de tritio (un protón y dos neutrones) y helio-3 (dos protones y un neutrón). Resolvieron complejas ecuaciones de cuatro cuerpos para encontrar los desplazamientos de los niveles de energía y las anchuras de estos estados. Resultó que el resultado depende fuertemente del modelo de interacción entre nucleones y antinucleones, es decir, de cómo exactamente los protones y neutrones se atraen hacia el antiprotón.
Luego, los científicos calcularon la densidad de aniquilación: dónde exactamente en el núcleo el antiprotón choca más a menudo con un nucleón. La comparación con la distribución de la materia nuclear mostró que la aniquilación ocurre principalmente en la periferia del núcleo, no en el denso centro. Esto es similar a cómo una persona que camina entre la multitud roza más a menudo a la gente en el borde, donde hay más espacio, que en el centro del apretujamiento.
Esta conclusión ayuda a comprender mejor cómo interactúa la antimateria con la materia ordinaria, y puede ser útil para futuros experimentos con antihidrógeno.
En un átomo, el antiprotón reemplaza al electrón, pero debido a su gran masa se encuentra mucho más cerca del núcleo y se aniquila más rápido.