A busca continua. Nenhuma diferença entre prótons e antiprótons foi encontrada, o que ajudaria a explicar potencialmente a existência de matéria em nosso universo. Contudo, os físicos da colaboração BASE no centro de pesquisa do CERN conseguiram medir a força magnética dos antiprótons com uma precisão quase inacreditável. No entanto, os dados não fornecem nenhuma informação sobre como a matéria se formou no universo primitivo, à medida que as partículas e antipartículas teriam que se destruir completamente. As medições BASE mais recentes revelaram, em vez disso, uma grande sobreposição entre prótons e antiprótons, confirmando assim o modelo padrão da física de partículas. Ao redor do mundo, os cientistas estão usando uma variedade de métodos para encontrar alguma diferença, independentemente de quão pequeno. O desequilíbrio matéria-antimatéria no universo é um dos tópicos quentes da física moderna.

A colaboração multinacional BASE no centro de pesquisa europeu CERN reúne cientistas do centro de pesquisa RIKEN no Japão, o Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), a Universidade de Tóquio, GSI Darmstadt, Leibniz Universität Hannover, e o Instituto Nacional de Metrologia Alemão (PTB) em Braunschweig. Eles comparam as propriedades magnéticas de prótons e antiprótons com grande precisão. O momento magnético é um componente essencial das partículas e pode ser descrito como aproximadamente equivalente ao de uma barra magnética em miniatura. O chamado fator g mede a força do campo magnético. "Em seu núcleo, a questão é se o antipróton tem o mesmo magnetismo de um próton, "explicou Stefan Ulmer, porta-voz do grupo BASE. "Este é o enigma que precisamos resolver."

A colaboração BASE publicou medições de alta precisão do fator g antipróton em janeiro de 2017, mas as atuais são muito mais precisas. A medição de alta precisão atual determinou o fator g até nove dígitos significativos. Isso equivale a medir a circunferência da Terra com uma precisão de quatro centímetros. O valor de 2,7928473441 (42) é 350 vezes mais preciso do que os resultados publicados em janeiro. "Este tremendo aumento em tão curto período de tempo só foi possível graças a métodos completamente novos, "disse Ulmer. O processo envolveu cientistas usando dois antiprótons pela primeira vez e analisando-os com duas armadilhas Penning.

Antiprótons armazenados um ano antes da análise

Os antiprótons são gerados artificialmente no CERN e os pesquisadores os armazenam em uma armadilha de reservatório para experimentos. Os antiprótons para o experimento atual foram isolados em 2015 e medidos entre agosto e dezembro de 2016, o que é uma sensação pequena, pois este foi o período de armazenamento mais longo de antimatéria já documentado. Os antiprótons são geralmente aniquilados rapidamente quando entram em contato com a matéria, como no ar. O armazenamento foi demonstrado por 405 dias no vácuo, que contém dez vezes menos partículas do que o espaço interestelar. Um total de 16 antiprótons foram usados ​​e alguns deles foram resfriados a aproximadamente zero absoluto ou 273 graus Celsius negativos.

O novo princípio usa a interação de duas armadilhas Penning. As armadilhas usam campos elétricos e magnéticos para capturar os antiprótons. As medições anteriores foram severamente limitadas por uma falta de homogeneidade magnética ultraforte na armadilha Penning. Para superar essa barreira, os cientistas adicionaram uma segunda armadilha com um campo magnético altamente homogêneo. "Usamos, portanto, um método desenvolvido na Universidade de Mainz que gerou maior precisão nas medições, "explicou Ulmer." A medição de antiprótons era extremamente difícil e estávamos trabalhando nisso há dez anos. O avanço final veio com a ideia revolucionária de realizar a medição com duas partículas. "A frequência do larmor e a frequência do ciclotron foram medidas; juntas, elas formam o fator g.

O fator g verificado para o antipróton foi então comparado com o fator g para o próton, que os pesquisadores do BASE haviam medido com a maior precisão anterior já em 2014. No final, Contudo, eles não conseguiram encontrar nenhuma diferença entre os dois. Esta consistência é uma confirmação da simetria do CPT, que afirma que o universo é composto de uma simetria fundamental entre partículas e antipartículas. "Todas as nossas observações encontram uma simetria completa entre matéria e antimatéria, razão pela qual o universo não deveria realmente existir, "explicou Christian Smorra, primeiro autor do estudo. "Deve existir uma assimetria aqui em algum lugar, mas simplesmente não entendemos onde está a diferença. Qual é a fonte da quebra de simetria?"

Os cientistas do BASE agora querem usar medições de precisão ainda mais alta das propriedades do próton e do antipróton para encontrar uma resposta a esta pergunta. A colaboração BASE planeja desenvolver mais métodos inovadores durante o próximo ano e melhorar os resultados atuais.