Físicos de Northwestern University crearon el primer ciclotrón cuántico de un solo positrón, la antipartícula del electrón. El dispositivo permite provocar y detectar saltos de energía en una partícula que han mantenido atrapada durante meses, un paso hacia una comparación más precisa entre materia y antimateria.
El estudio experimental, revisado por pares, se publicó el 21 de octubre de 2026 en Physical Review Letters. Thomas Myers es el primer autor del trabajo, realizado por el equipo de Gerald Gabrielse.
Meses de confinamiento, segundos para leer un estado
Según la explicación de Northwestern difundida por Phys.org, los investigadores obtuvieron positrones del decaimiento radiactivo de sodio-22. Una trampa de Penning combina campos eléctricos y magnéticos para retener una partícula en un vacío casi perfecto y evitar que toque las paredes, donde podría aniquilarse al encontrar electrones.
El interior se enfría a unos 300 milikelvin, apenas 0.3 kelvin por encima del cero absoluto. Ese entorno permite preparar el movimiento circular del positrón en su estado de menor energía.
Con microondas ajustadas a la frecuencia adecuada, los físicos lo excitan para que salte a otro nivel. Después detectan el cambio mediante una pequeña variación en su frecuencia de oscilación. También observaron cambios de espín, una propiedad cuántica vinculada a su comportamiento magnético.
La lectura exige ganar tiempo. El artículo calcula que, en el campo magnético utilizado, el primer estado excitado del movimiento circular duraría unos 83 milisegundos en el espacio libre. Los electrodos forman una cavidad que frena la emisión espontánea de radiación y prolonga esa vida hasta unos cuatro segundos, suficientes para detectar el estado.
La comparación magnética sigue pendiente
El momento magnético describe cómo responde una partícula a un campo magnético. La simetría CPT, que combina transformaciones de carga, paridad y tiempo, exige que el electrón y el positrón tengan momentos magnéticos de igual magnitud y signo opuesto.
Paolo Crivelli, físico de ETH Zurich, explica en Physics, de la American Physical Society, que obtener la medición magnética de alta precisión exige todavía espectroscopia detallada y control de los errores sistemáticos del aparato.
Crivelli relaciona estas pruebas con el predominio de la materia en el universo. Vincular ese desequilibrio con una violación de CPT depende de escenarios teóricos concretos; el experimento presentado demuestra el control del positrón.
Los autores estiman que, con más optimización y un estudio de las incertidumbres, esta técnica podría mejorar más de 30 veces la precisión de la prueba de CPT en el sector de los leptones, al que pertenecen electrones y positrones.
