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Silvana TapiaJosé EdelsteinFrancis VillatoroIgnacio CrespoHéctor SocasJuan Carlos GilGastón Giribetexperimento alfa resultados 2017estructura perfina estado fundamental antihidrógenoAlfaAntihidrógeno27 de mayoHéctor SocasFrancis VillatoroTeslaniveles Destado Dtransición CBexperimento AlfaLHCCERNprincipio de exclusión de Pauli
Estructura perfina Estado fundamental antihidrógeno
Con
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Héctor Socas y Francis Villatoro discuten los avances recientes en el estudio de la antimateria, específicamente un artículo publicado en la revista Nature sobre la división del antihidrógeno.
…de la antimateria; suena muy evocador, y la verdad que si lo piensas es flipante lo que estamos haciendo: estamos manipulando ya realmente antimateria. Hemos pasado de partículas, de antiprotones, de positrones, ya hablar de átomos; ya un átomo es materia. Podemos decir si las otras cosas lo son o no, pero un átomo es materia, ¿no? Y podemos empezar a hacerle espectros a esa antimateria, ¿no? Y, bueno, ya llevamos tiempo haciéndolo, pero hay una noticia que nos querías comentar sobre nuevos resultados del experimento alfa Exactamente. Es un artículo que se ha publicado en la revista Nation. Se publicó el 27 de mayo y el artículo se titula Medida con cuatro partes por millón de la división, del splitting, de la estructura perfina del estado fundamental del antihidrógeno. El título es relativamente parecido al mismo resultado que obtuvo Alfa ya sobre este asunto en 2017. La colaboración Alfa ha mejorado mucho el instrumento, porque ahora ya el instrumento ya no se llama Alfa, sino se llama Alfa 2, pero bueno, básicamente es la misma colaboración, la misma filosofía, la misma, digamos, estructura del experimento; lo que pasa…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas y Francis Villatoro discuten los avances recientes en el estudio de la antimateria, específicamente un artículo publicado en la revista Nature sobre la división del antihidrógeno.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1experimento alfa resultados 2017estructura perfina estado fundamental antihidrógeno…de la antimateria; suena muy evocador, y la verdad que si lo piensas es flipante lo que estamos haciendo: estamos manipulando ya realmente antimateria. Hemos pasado de partículas, de antiprotones, de positrones, ya hablar de átomos; ya un átomo es materia. Podemos decir si las otras cosas lo son o no, pero un átomo es materia, ¿no? Y podemos empezar a hacerle espectros a esa antimateria, ¿no? Y, bueno, ya llevamos tiempo haciéndolo, pero hay una noticia que nos querías comentar sobre nuevos resultados del experimento alfa Exactamente. Es un artículo que se ha publicado en la revista Nation. Se publicó el 27 de mayo y el artículo se titula Medida con cuatro partes por millón de la división, del splitting, de la estructura perfina del estado fundamental del antihidrógeno. El título es relativamente parecido al mismo resultado que obtuvo Alfa ya sobre este asunto en 2017. La colaboración Alfa ha mejorado mucho el instrumento, porque ahora ya el instrumento ya no se llama Alfa, sino se llama Alfa 2, pero bueno, básicamente es la misma colaboración, la misma filosofía, la misma, digamos, estructura del experimento; lo que pasa…
Francis Villatoro explica cómo se excita una transición en el antihidrógeno utilizando microondas y ondas electromagnéticas. Describe la aplicación de un campo magnético para mejorar la medición de la energía o frecuencia del fotón emitido.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #4transición antihidrógeno microondascampo magnético tesla antihidrógenofrecuencia fotón emitido transiciónestado fundamental hidrógeno anti-hidrógenoniveles energéticos antihidrógeno campo magnéticoprincipio exclusión pauli antihidrógeno degeneracióndesdoblamiento niveles francis villatoro…donde se encuentra la trampa. Y en esa trampa yo voy acumulando muchos; la mayoría pues acaban siendo expulsados de la trampa, pero un cierto porcentaje se quedan en esa trampa y forman antihidrógeno, ¿vale? Se encuentran el protón y el positrón y forman el. Antihidrógeno y entonces yo ahora con básicamente microondas, con ondas electromagnéticas, puedo excitar una transición entre dos estados del antihidrógeno asociados a la presencia de un campo magnético. Se aplica un campo magnético básicamente de un Tesla, aquí se han aplicado dos; en 2017 se aplicó uno, 1.03 Tesla, ahora se han aplicado dos, a veces 1.03 y a veces 1.07. Eso permite tener dos puntos y lo que permite es mejorar la medida de la estimación de la energía o si queréis la frecuencia del fotón emitido en la transición asociada a medir ese estado electrónico. Como sabéis, el estado fundamental del hidrógeno, y del anti-hidrógeno es el mismo, tiene dos niveles, un nivel electrónico degenerado, porque te puedes poner un spin, con el spin, digamos, para arriba y para abajo, puedes poner los dos estados del spin, porque el campo del electrón tiene dos campos, dos componentes, y entonces caben el mismo nivel energético los dos, sin incumplir el teorema, perdón, el principio de exclusión de Pauli; y cuando tú metes un campo magnético, ambos se desdoblan. Entonces tú tienes esos dos niveles que están un poquito separados y cuando pones un campo magnético puedes conseguir que se separen mucho más y además cada uno de ellos se separe en dos. Entonces tienes como cuatro niveles, arriba Dos niveles, vamos a llamarlo DC, abajo dos niveles BA, así que tienes niveles DCBA. Entonces la idea es: estos niveles cuando el campo magnético se va reduciendo a cero, acaban convergiendo; fijaros que tienes como dos niveles arriba, dos niveles abajo, se…
Francis Villatoro explica cómo se determina la distancia entre dos niveles energéticos en el antihidrógeno, comparándola con las mediciones realizadas previamente en hidrógeno.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6 · Palabras #2distancia niveles energéticos antihidrógenocampo magnético cero estado fundamentalprecisión mediciones hidrógenoverificación comportamiento antihidrógeno…a cero, acaban convergiendo; fijaros que tienes como dos niveles arriba, dos niveles abajo, se van acercando conforme el campo magnético va bajando, hasta que llega un momento en que aparecen solo dos niveles, los niveles originales a campo magnético cero. Entonces, lo que tú tienes que estimar es la distancia que hay entre esos dos niveles; esto es una línea hiperfina, la distancia entre los dos niveles a campo magnético cero para el estado fundamental del antihidrógeno. Eso se ha calculado con el hidrógeno con una precisión muchísimo mayor, pero lo que queremos es verificar que el antihidrógeno se comporta como el hidrógeno, que es lo que esperamos. Entonces, para un campo magnético mucho más alto, lo que tengo es que Estos niveles se separan de forma lineal, entonces si yo tengo dos campos magnéticos puedo de manera más sencilla estimar la pendiente de la recta y por tanto estimar la distancia que hay entre esos dos niveles y eso es lo que se ha estimado; esa energía, esa…
Francis Villatoro explica cómo se diseñó la trampa magnética para atrapar diferentes niveles de antihidrógeno, diferenciando entre los niveles superiores (D y C) que se mantienen atrapados y los inferiores (B y A) que son expulsados rápidamente.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #3trampa magnética antihidrógeno nivelesniveles superiores antihidrógeno estados fundamentalesniveles inferiores antihidrógeno expulsión rápidaantihidrógeno atrapado durante horastransición electrónica antihidrógenoátomos atrapados en la trampamecanismo exploración antihidrógenofrancis villatoro medición niveles energéticos…más sencilla estimar la pendiente de la recta y por tanto estimar la distancia que hay entre esos dos niveles y eso es lo que se ha estimado; esa energía, esa diferencia, básicamente ya os digo, se mide en frecuencia del fotón que se emite en la transición. Entonces lo que yo hago es meter en la trampa, fijaros, hay una diferencia entre los dos niveles que están arriba, el D y el C, y los dos niveles que están abajo, el B y el A. Los niveles que están arriba son: se ha diseñado la trampa para que sean estados fundamentales del antihidrógeno que se mantengan atrapados; es decir, en la trampa magnética esos niveles quedan, esos antihidrógenos quedan atrapados durante un cierto tiempo, claro, esto no es infinito, pero se ha logrado atrapar durante horas. Y sin embargo los niveles de abajo son niveles que hacen lo contrario: la trampa ha sido diseñada para que los expulse. Son niveles que cuando tengo un antihidrógeno en ese estado BA, el desdoblado de abajo, rápidamente, en muy poco tiempo, es expulsado de la trampa. Claro. Esta es la manera en la que yo puedo medir estas diferencias, porque si quedaran atrapados todos los átomos y cuando llega la transición electrónica entre un estado y otro, el antihidrógeno sigue en la trampa, pues yo prácticamente no puedo explorarlo; necesito algún mecanismo de exploración que sea que algo salga fuera de la trampa y eso pasa con los que están abajo. Entonces, lo que se estudia aquí son las transiciones entre los dos niveles de arriba y los niveles de abajo. Yo puedo excitar una transición DA entre el más alto de los de arriba y el más bajo de los de abajo, recordar, DCBA hacia abajo, pues una transición…
Francis Villatoro explica las consecuencias de aplicar una transición energética desde el nivel A del antihidrógeno, indicando que provoca la expulsión de los átomos en estado D.
Habla: Francis VillatoroPalabras #8transición energética nivel a antihidrógenoexpulsión átomos estado destado a expulsa átomostransición cb antihidrógeno atrapadofrecuencia microondas trampa antihidrógenoestado d desaparece transición dareplicación experimento 1500 antihidrógenos…las transiciones entre los dos niveles de arriba y los niveles de abajo. Yo puedo excitar una transición DA entre el más alto de los de arriba y el más bajo de los de abajo, recordar, DCBA hacia abajo, pues una transición DA y puedo hacer una transición CB. Bien, pues si yo aplico la transición de A, lo que ocurre es que todos los átomos que están en el estado D acaban siendo expulsados, porque transitan abajo, caen al estado A y el estado A los expulsa. Y yo ya puedo observarlo y tener una señal de que estaban ahí en ese estado D. Después, en una segunda fase, esto va con dos etapas, esa es la primera etapa, en la segunda etapa hago lo mismo, exícito, tengo que cambiar la frecuencia de las microondas que meto dentro de la trampa, hago que se produzca la transición CB, entonces todos los que estaban, cuando yo hago que con una cierta frecuencia haya transiciones DA, prácticamente desaparecen todos los que están en el estado D, ahora hago lo mismo para que haya la transición CB y ya me desaparecen. Aparecen todos los que estaban en el estado C y ya tengo que volver a repetir el experimento. Entonces, se repite muchas veces. En cada replicación del experimento se almacenan unos 1500 antihidrógenos y se hace este proceso en dos etapas. Esto no se puede hacer al revés. Fijaros qué pasa con los revisores en Nature. Dos de los tres revisores preguntan esto: ¿Por qué no repiten el experimento haciéndolo al revés? Porque no podemos. Porque si citamos primero la transición CB, como las frecuencias son muy parecidas, acaba…
Francis Villatoro comenta sobre un estudio reciente relacionado con antihidrógeno y menciona que aún no se ha investigado el factor de estructura del antiprotón, pero se espera una nueva estimación teórica en los próximos meses.
Habla: Francis VillatoroPalabras #12factor estructura antiprotón cernestimación teórica resultados experimentaleslhc colisiones semana pasada…en CPT, pero este artículo ni lo menciona, yo digo, que podría haber mencionado una línea, un revisor les podría haber exigido incluir una línea explicando cómo cambia el nuevo límite CPT, que obviamente mejora también en un par de horas de magnitud. Y tampoco han estudiado el factor de estructura, la forma del antiprotón, que es una cosa muy obvia y que probablemente se publicará en próximos meses el cálculo teórico, el nuevo cálculo, la nueva estimación teórica a partir de estos resultados experimentales. Así que es un resultado experimental muy interesante, que nos recuerda que en el LHC, perdón, en el CERN, se hacen muchas más cosas que lo que es solamente el LHC, del que hablábamos la semana pasada, que ya ha acabado sus colisiones, y es un artículo en la línea de lo que hacen este tipo de experimentos: el ir mejorando poco a poco. Alfa ha publicado cosas en 2018, en 2022, en 2024, en 2025; o sea, ha ido publicando diferentes medidas, entonces son medidas que, entre comillas, estaban basadas en lo que se había hecho en 2017. Ahora con este artículo de 2026, pues volverán a publicar toda…
Francis Villatoro explica que los resultados del experimento con antihidrógeno son compatibles con los del hidrógeno, aunque la precisión alcanzada en el hidrógeno es mucho mayor.
Habla: Francis VillatoroSignificado #11resultados experimento antihidrógeno compatibleprecisión hidrógeno partes por billónexperimento antihidrógeno requiere cinco décadasavances hidrógeno superan experimento antihidrógeno…con un poco de prisa porque Silvana no va, bueno, tiene alguna restricción de tiempo, podemos luego, podemos pasar al tema que proponía Silvana y luego si quieres podemos volver a este si hay comentarios, dudas o quejas El resumen en ocho palabras es que No se encontró ninguna diferencia con el hidrógeno, ¿verdad, Francis? Exactamente, los resultados son perfectamente compatibles con el hidrógeno. En el hidrógeno estamos hablando de partes por billón en lugar de por millón. Alcanzar con ese tipo de experimentos un antihidrógeno, la precisión que se logra con el hidrógeno va a requerir a este ritmo muchas décadas, cinco décadas. Claro, y para entonces ya con el hidrógeno habremos avanzado. También muchas más, porque claro, la materia la tenemos que conocer mejor que la antimateria, casi que por definición. El hidrógeno alcanza, yo creo, ya prácticamente lo alcanzable; está al nivel de número de decimales de las constantes físicas mejor…