Así es por dentro la única fábrica de antimateria del mundo, donde los científicos crean la sustancia más explosiva del universo para entender por qué existimos

El Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) es el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Su fábrica de antimateria tiene un aspecto modesto desde el exterior, que no da a entender en absoluto que alberga el material más explosivo del universo.

La antimateria está compuesta por partículas elementales idénticas a la materia normal, pero con carga eléctrica opuesta. Cuando ambas entran en contacto, se aniquilan, transformándose en energía. Tan solo un gramo de antimateria podría crear una explosión equivalente a una bomba nuclear.

Fuente: LiveScience, Symmetry

En teoría, el Big Bang generó materia y antimateria a partes iguales, lo que debería haber provocado que ambos tipos de materia se aniquilaran por completo, pero vivimos en un universo compuesto casi enteramente por materia normal y corriente.

Fuente: Brookhaven National Laboratory

En la fábrica de antimateria del CERN, los físicos elaboran antiprotones y antihidrógeno para estudiar sus propiedades y responder a preguntas fundamentales sobre los orígenes del universo y nuestra propia existencia.

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Para generar partículas de antimateria, los físicos parten del Sincrotrón de Protones —que se muestra aquí— y envían un rayo acelerado de unos 10 billones de protones normales al Sincrotrón de Protones.

Fuente: CERN, Google

El Sincrotrón de Protones acelera aún más el rayo a lo largo de su trayectoria circular de 628 metros —que se puede ver en la imagen— y lo estrella contra un bloque compuesto principalmente por iridio. El haz de protones interactúa con este elemento químico, produciendo unos 4 antiprotones por cada millonésima colisión. Pero a estas partículas de antimateria aún les queda un largo camino por recorrer.

Fuente: CERN

A continuación, los antiprotones energéticos y en movimiento caótico se introducen en el Decelerador de Antiprotones, que utiliza potentes imanes —mostrados aquí en azul— para ralentizar los antiprotones y dirigirlos alrededor del anillo del Decelerador.

Fuente: CERN

A continuación, los antiprotones entran en imanes cuadrupolares —como el rojo que se puede ver en la imagen— que los comprimen entre sí, en contra de su impulso natural de repelerse.

Fuente: CERN

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El Anillo de Antiprotones de Energía Extra Baja —que se observa aquí— reduce la velocidad de los antiprotones a aproximadamente el 1,5% de la velocidad de la luz, lo que ayuda a los físicos a atrapar las partículas de antimateria.

Fuente: CERN

Una de las etapas finales de la producción de antimateria implica el vacío, ya que de lo contrario la antimateria se aniquilaría al entrar en contacto con la materia común. Esta sección de la cámara de vacío se calienta a unos 250 grados centígrados para eliminar el gas y el vapor de agua, ofreciendo un vacío casi perfecto en el centro de la cámara.

Fuente: Physicist and antimatter expert at CERN, Sameed Muhammed

Un manómetro controla las condiciones de vacío para evitar un encuentro entre la materia y la antimateria, pero incluso si se produjese tal encuentro, estos experimentos producen cantidades tan diminutas que se necesitarían 10 billones de años para fabricar solo 0,25 gramos de antimateria, la cantidad necesaria para una supuesta "bomba de antimateria".

Fuente: Sameed Muhammed

Las trampas Penning —como la que se muestra aquí— se enfrían a temperaturas cercanas al cero absoluto —273,15 grados bajo cero— y utilizan un vacío extremo y un campo electromagnético para atrapar antiprotones y antielectrones, los componentes básicos del antihidrógeno.

Fuente: Science

Estas trampas contienen láminas ultrafinas, de aproximadamente 1,5 micrómetros de grosor, que ralentizan y capturan aún más los antiprotones enviados desde el anillo ELENA. Antes de que se instalara ELENA en 2018 para ayudar a ralentizar aún más los antiprotones, el CERN capturaba menos del 1% de los antiprotones que producía. Ahora, captura hasta el 70%.

Fuente: CERN, Sameed Muhammed

Una vez que ELENA los ralentiza, los antiprotones se dirigen a diferentes experimentos de la fábrica de antimateria. El experimento AEgIS, por ejemplo, utiliza la trampa de producción de antihidrógeno con potentes imanes a cada lado que capturan la antimateria. Los físicos observan entonces el efecto de la gravedad sobre ella.

Fuente: CERN

Otro experimento, denominado ASACUSA, pone a prueba la teoría según la cual los antiprotones tienen la misma masa que los protones normales, de acuerdo con el teorema CPT (simetría de carga, paridad e inversión temporal).

Fuente: CERN, University of Oxford

En la zona experimental ALPHA, imanes superconductores llenos de helio líquido ayudan a atrapar antipartículas. En 2011, el experimento Alpha del CERN almacenó con éxito 309 átomos de antihidrógeno, y algunos átomos permanecieron atrapados durante casi 17 minutos, "lo que supondría una eternidad", describió entonces un físico experto.

Fuente: CERN, UC Berkeley

Sin embargo, la producción de antimateria es extremadamente cara e ineficiente. Fabricar un gramo de antimateria costaría unos 62,5 billones de dólares (unos 57 billones de euros). Por eso el CERN fabrica una cantidad tan limitada: menos de 10 nanogramos en total desde que comenzó a producir antimateria en 1995.

Fuente: NASA, CERN

Sameed Muhammed, un investigador que trabaja en la producción de antimateria en el CERN, colaboró en la obtención de fotografías e información para este reportaje.