Antiprotones: ¿rebote o aniquilación? exprés
El antiprotón es la imagen especular del protón: tiene la misma masa, pero carga negativa. Al entrar en contacto con la materia, normalmente se aniquila al instante: desaparece liberando energía al chocar con el núcleo de un átomo. Pero si el antiprotón se mueve lentamente, con una energía de solo unos pocos miles de electronvoltios, puede rebotar en la superficie como una pelota contra una pared, sin llegar a encontrarse con el núcleo.
En el experimento GBAR (Gravitational Behaviour of Antihydrogen at Rest) en el CERN, los antiprotones se enfrían y se combinan con positrones para obtener átomos de antihidrógeno. Para saber cuántos átomos han nacido, es necesario conocer con exactitud cuántos antiprotones han llegado al blanco. Si una parte de los antiprotones rebota en las paredes del detector, el recuento sería incorrecto. Los científicos lo han comprobado en la práctica: dirigieron un haz de antiprotones con una energía de 4 y 6 keV sobre la superficie de una placa de microcanales, un detector sensible que registra cada partícula.
El resultado fue tranquilizador: no se registró ni un solo rebote. Esto significa que la probabilidad de reflexión es inferior al 14% (con un nivel de confianza del 68%). En otras palabras, de cada 100 antiprotones que inciden en el detector, como máximo 14 podrían rebotar, pero lo más probable es que no rebote ninguno. Para el experimento GBAR esto es importante: ahora se puede determinar con mayor precisión cuántos antiprotones participaron realmente en la creación de antihidrógeno.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2608.11795v1
It is commonly assumed that antiprotons impinging on a material surface annihilate promptly with the nuclei of the material. However, at kinetic energies of a few keV, this assumption may not hold. As with low-energy protons, electrons or positrons that can be reflected from a target, they may undergo large-angle Coulomb scattering before annihilation occurs, thereby appearing to be "backscattered" from the material surface. This backscattering fraction, largely unknown, is a crucial ingredient to the determination of the production cross-section of antihydrogen atoms in the GBAR experiment. This paper presents a determination of the probability that 4 and 6 keV antiprotons backscatter on the surface of a Micro-Channel Plate detector used for beam imaging at GBAR. No evidence for backscattering has been found and an upper limit of 14% at 68% confidence level has been set on this probability. The impact of backscattering on the determination of the number of antiprotons that participate in antihydrogen production in GBAR is also addressed.
La aniquilación de un antiprotón con un protón libera aproximadamente 1000 veces más energía por unidad de masa que la fisión del núcleo de uranio en una bomba atómica.
En la serie «Star Trek», la antimateria se utiliza como combustible para los motores de curvatura, y el problema del almacenamiento de antiprotones es clave para tales tecnologías.