El experimento, llevado a cabo por la colaboración internacional BASE, consistió en atrapar un antiprotón, es decir, el gemelo de antimateria del protón, y hacerlo oscilar entre dos estados cuánticos durante casi un minuto. En otras palabras, los científicos lograron manipular una sola partícula de antimateria como si fuera un diminuto columpio, balanceándose de manera perfectamente controlada entre dos posiciones.
El anuncio ha sido publicado en la revista Nature y marca un hito importante. Hasta ahora, estas transiciones cuánticas coherentes se habían observado en conjuntos de partículas o en iones atrapados, pero nunca en un solo antiprotón aislado.
¿Por qué es importante? Porque, según la teoría, la materia y la antimateria deberían comportarse exactamente de la misma manera. Sin embargo, el Universo que nos rodea está compuesto casi en su totalidad por materia, ya que la antimateria prácticamente desapareció después del Big Bang. Probar con una precisión extrema si el protón y el antiprotón son realmente idénticos podría revelar la existencia de una nueva física, más allá del modelo actual.
Concretamente, el equipo utilizó un sistema avanzado de trampas electromagnéticas. Estas trampas permiten capturar un único antiprotón y mantenerlo el tiempo suficiente para observarlo y manipularlo. Gracias a una técnica llamada espectroscopia coherente, los investigadores pudieron seguir y controlar el estado de espín – una propiedad cuántica comparable a la orientación de una diminuta brújula interna – durante casi 50 segundos, un tiempo récord.
Para dar una imagen más clara, podemos imaginar el antiprotón como un niño en un columpio. Con el impulso correcto en el momento adecuado, el columpio oscila regularmente de adelante hacia atrás. Aquí, el "empujón" lo dan campos electromagnéticos perfectamente ajustados, y el columpio no es otra cosa que una partícula de antimateria. Más sorprendente aún: mientras no se le observa, este qubit (o anti-qubit) puede estar "arriba" y "abajo" al mismo tiempo, un principio fundamental de la mecánica cuántica.
Este avance probablemente no dará lugar de inmediato a aplicaciones tecnológicas, pero permitirá comparar con una precisión sin precedentes las propiedades de la materia y la antimateria. El experimento BASE ya había demostrado que el momento magnético del protón y el del antiprotón son idénticos con una precisión de unas pocas milmillonésimas. Con este nuevo resultado, la precisión podría multiplicarse por diez, o incluso por cien.
¿El próximo paso? Un proyecto llamado BASE-STEP, que pretende transportar los antiprotones atrapados a entornos magnéticos más estables que los de la fábrica de antimateria del CERN. Según los investigadores, esto podría prolongar aún más el tiempo de coherencia del espín y quizás revelar nuevas diferencias sutiles entre materia y antimateria.