Científicos del Imperial College de Londres han realizado las medidas más precisas hasta la fecha acerca de la forma del electrón, encontrando que su desviación de una esfera perfecta es menor de 0.000000000000000000000000001 cm. Es decir, si se agrandase el electrón para alcanzar el tamaño de todo el Sistema Solar, aún parecería ser perfectamente esférico, con desviaciones menores a las de un cabello humano.
En este trabajo, financiado por el Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), la Royal Society, y el Science and Technology Facilities Council (STFC), físicos del Centre for Cold Matter (CCM) del Imperial College estudiaron los electrones del interior de unas moléculas de fluoruro de iterbio (o trifluoruro de iterbio, YbF3, un compuesto químico inorgánico). Mediante el uso de un láser altamente preciso, realizaron medidas del movimiento de los electrones. Si éstos no fuesen perfectamente esféricos su movimiento mostraría un bamboleo característico (como en el caso de una peonza desequilibrada), lo cual distorsionaría la forma global de la molécula. Sin embargo, los investigadores no observaron distorsión alguna.
Estos resultados son importantes en el marco del estudio de la antimateria. La antimateria se comporta de la misma manera que la materia ordinaria, salvo por su carga, de signo contrario. En el caso del electrón, cualquier cosa que conozcamos acerca de él nos aportará sin duda información acerca de su antipartícula, el positrón.
El interés del estudio de la antimateria proviene de una de las grandes incógnitas existentes actualmente: cómo y por qué existe una predominancia de materia frente a antimateria. La hipótesis más extendida en la actualidad entre los físicos mantiene que durante el Big Bang se creó tanta antimateria como materia. Pero desde que el científico Paul Dirac predijera por primera vez en 1928 la existencia de antimateria, sólo se ha descubierto en cantidades mínimas en fuentes de rayos cósmicos y algunas sustancias radioactivas. Averiguar dónde puede encontrarse la antimateria que falta es el objetivo principal de la investigación en este campo, y una de las maneras de explicar la asimetría observada se concentra en la búsqueda de diferencias minúsculas entre el comportamiento de la materia y la antimateria; diferencias que todavía no han sido observadas.
El profesor Edward Hinds, Director del CCM y coautor del estudio, comentó en relación a las implicaciones de su trabajo que “el mundo al completo está creado en su práctica totalidad de materia normal con mínimas trazas de antimateria. Los astrónomos han observado el borde del Universo visible e incluso ellos ven sólo materia, nada de grandes cúmulos de antimateria. Los físicos no saben qué ha sido de toda la antimateria, pero esta investigación puede ayudar a confirmar o descartar algunas explicaciones posibles.”
El equipo está desarrollando métodos nuevos para enfriar las moléculas con las que trabajan hasta que alcancen temperaturas extremadamente bajas y así mejorar aún más sus mediciones sobre la forma del electrón y controlar el movimiento exacto de las moléculas. Esto les permitirá estudiar el comportamiento de los electrones en ellas con mucho mayor detalle que nunca.
Si los científicos hubieran descubierto que los electrones no son esféricos, se habría demostrado que el comportamiento de la antimateria y la materia difiere más de lo que se creía hasta ahora. Esto habría explicado cómo toda la antimateria habría desaparecido del Universo dejando tras de sí sólo materia común.
Ver:
- Improved measurement of the shape of the electron, JJ Hudson, DM Kara, IJ Smallman, BE Sauer, MR Tarbutt & EA Hinds, Nature, DOI: 10.1038/nature10104
- Electron is surprisingly round, say Imperial scientists following ten year study, Imperial College London, News and Events, 26 de mayo de 2011
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