La antimateria tiene un problema de convivencia: en cuanto toca materia corriente, ambas desaparecen en un destello de energía. Por eso guardar aunque sea una sola partícula de antimateria es uno de los retos más delicados de la física experimental. Un grupo de la Universidad Northwestern (Evanston, Estados Unidos), dirigido por el físico Gerald Gabrielse, lo ha conseguido con un positrón, la antipartícula del electrón. Lo han tenido suspendido en el vacío durante meses y han controlado su estado cuántico partícula a partícula. El trabajo se ha publicado en Physical Review Letters y medios como Xataka, WWWhat's new, Phys.org y Sci.News lo han recogido en las últimas semanas. Lo que sigue es un resumen propio del artículo y de esa cobertura, no una traducción.

Qué han conseguido exactamente

El equipo ha construido lo que llama un «ciclotrón cuántico de un positrón». Es una trampa de Penning: un campo magnético de 5,6 teslas y un campo eléctrico que, juntos, retienen una partícula cargada sin que toque ninguna pared. La trampa está a unos 300 milikelvin, es decir, unas tres décimas de grado por encima del cero absoluto, gracias a un refrigerador de dilución. En el campo magnético, el positrón gira en círculos a unos 156 GHz. A esa temperatura, ese giro queda en su estado cuántico de mínima energía.

Desde ahí, los investigadores han visto saltos cuánticos individuales: el positrón sube un nivel de energía, a veces dos, y vuelve a bajar emitiendo radiación. También han provocado y detectado cambios en la orientación de su espín, en los dos sentidos. Todo se mide sin destruir la partícula, a partir de pequeños desplazamientos de otra frecuencia de oscilación del positrón (unos 206 MHz). Cada nivel cuántico mueve esa frecuencia unos 3,8 Hz. Que el salto tenga siempre el mismo tamaño confirma que dentro hay una sola partícula y no dos.

El artículo dice que el positrón puede quedarse atrapado durante meses. Algunos titulares hablan de un mes, porque una versión del trabajo menciona ese periodo para una de las pruebas, pero el texto publicado y la nota de la universidad hablan de meses. Según WWWhat's new, todo esto ocurre en un laboratorio situado en el sótano de la universidad.

Cómo se caza una partícula de antimateria

Los positrones salen de una fuente sellada de sodio-22, un isótopo radiactivo que los emite al desintegrarse. Es una fuente débil, de solo 18 microcurios, elegida para cumplir las normas actuales de seguridad universitaria. La medida clásica de referencia usó una de 500. El proceso tiene varias etapas:

• Los positrones atraviesan una lámina fina de titanio y se frenan en un cristal de wolframio.
• Un positrón lento captura un electrón y forma positronio, un átomo efímero de materia y antimateria, en un estado muy excitado.
• Ese átomo entra en la trampa por un orificio de 625 micras. El campo eléctrico lo rompe y el positrón queda atrapado.
• Después se retira la fuente con un fino cable de nailon para que no entren más partículas.

Cargar un solo positrón lleva entre 8 y 11 horas. Además, la cavidad de la trampa alarga la vida del estado excitado del giro de unos 83 milisegundos a unos 4 segundos, lo que da tiempo a medir cada salto con calma.

Para qué sirve y qué limitaciones tiene

El objetivo final es medir el momento magnético del positrón con la misma precisión que el del electrón. Con una técnica parecida, el grupo de Gabrielse ya midió el del electrón con una precisión de una parte en 10 billones (10¹³). La mejor medida del positrón, en cambio, es de 1987 y es varios órdenes de magnitud menos precisa, según Phys.org.

La comparación importa por la simetría CPT, uno de los pilares del modelo estándar. Según esa simetría, una partícula y su antipartícula deben tener propiedades idénticas, salvo el signo de la carga. Los autores calculan que una medida del positrón a la altura de la del electrón comprobaría la simetría CPT en los leptones más de 30 veces mejor que hasta ahora. Detrás está una gran pregunta: si el Big Bang debió crear tanta materia como antimateria, ¿por qué el universo está hecho casi solo de materia?

Gabrielse reconoce que la teoría actual no espera diferencias, pero, según recoge Sci.News, advierte:

«Si resulta que no son iguales, sería el mayor descubrimiento de la física en el último siglo».

Conviene no adelantarse. Este trabajo no publica todavía ninguna medida nueva del momento magnético del positrón: demuestra que la herramienta funciona. Los propios autores señalan varios límites:

• La carga es muy lenta y eso retrasa la puesta a punto de la trampa.
• Para acelerarla habría que reconvertir parte de los electrodos en una trampa de acumulación aparte.
• Estudiar todas las fuentes de error de una medida de esta precisión lleva mucho tiempo.

El artículo es «One-Positron Quantum Cyclotron», de T. G. Myers, L. Soucy, B. A. D. Sukra, B. Sinha y G. Gabrielse (Northwestern University), publicado en Physical Review Letters 137, 173001 (2026), con DOI 10.1103/gbkc-6nlj. La versión previa está en arXiv:2605.08147 con la licencia no exclusiva estándar de arXiv. La investigación la ha financiado la National Science Foundation de Estados Unidos.

Por qué importa

Tener un positrón quieto, frío y controlado durante meses convierte la antimateria en algo que se puede medir con precisión, no solo producir y ver desaparecer. Si la próxima medida confirma que electrón y positrón son gemelos perfectos, el modelo estándar sale reforzado con un margen 30 veces más estricto. Si aparece la más mínima diferencia, tendríamos una pista directa de por qué existimos en un universo hecho de materia.