Antihidrogen

Antihidrogen

Substància química	antielement químic
Massa molecular	1,008 g/mol
Descobridor o inventor	Organització Europea per a la Recerca Nuclear
Data de descobriment o invenció	1995

L'antihidrogen és l'àtom més simple d'antimatèria i està constituït per un antiprotó en el nucli atòmic i un positró a l'escorça atòmica. És l'antiàtom de l'hidrogen. Té les mateixes propietats que l'hidrogen, però amb les càrregues elèctriques de les seves partícules oposades i el moment magnètic negatiu (el de l'hidrogen és positiu). El seu símbol químic és ${\displaystyle \mathrm {\bar {H}} }$ (el símbol de l'hidrogen ${\displaystyle \mathrm {H} }$ amb un màcron que simbolitza l'antimatèria).

Malgrat que el consens teòric era que qualsevol massa de laboratori ha de ser atreta per la Terra, encara hi havia autors que consideraren la possibilitat de si l'antimatèria podia ser repel·lida per la matèria. La teoria general de la relativitat d'Albert Einstein incorpora el principi d'equivalència feble de Galileu que requereix que totes les masses reaccionin de manera idèntica a la gravetat, independentment de la seva estructura interna. Les investigacions duites a terme al CERN, l'Organització Europea de Recerca Nuclear, han mostrat que els àtoms d'antihidrogen es comporten d'una manera coherent amb l'atracció gravitatòria cap a la Terra. Per tant, es descarta l'«antigravetat» o «gravetat repulsiva» en l'antihidrogen.^[1]

Per altra banda, en el CERN es varen realitzar estudis espectroscòpics de l'antihidrogen i els espectres obtinguts (estructura hiperfina i desplaçament de Lamb) coincideixen amb els espectres de l'àtom d'hidrogen, com s'havia predit teòricament, la qual cosa demostra la simetria entre la matèria i l'antimatèria.^[2]

L'estudi de les propietats de l'antihidrogen, i de tota l'antimatèria, presenta la dificultat que no pot entrar en contacte amb cap mena de matèria. Quan l'antihidrogen entra en contacte amb la matèria, el positró ${\displaystyle \mathrm {e^{+}} }$ de l'escorça de l'antihidrogen s'anihila amb un electró ${\displaystyle \mathrm {e^{-}} }$ d'un àtom de matèria produint una parella de fotons que surten en la mateixa direcció i sentits oposats (${\textstyle \mathrm {e^{+}+e^{-}\longrightarrow 2\gamma } }$). L'altra partícula de l'antihidrogen, l'antiprotó ${\displaystyle \mathrm {\bar {p}} }$, s'anihila amb un protó ${\displaystyle \mathrm {p} }$ o un neutró ${\displaystyle \mathrm {n} }$ d'un nucli d'un àtom de matèria, donat lloc a diferents combinacions de pions ${\displaystyle \pi ^{\pm }}$ i ${\displaystyle \pi ^{0}}$, com per exemple: ${\textstyle \mathrm {{\bar {p}}+p\longrightarrow \pi ^{+}+\pi ^{0}+\pi ^{-}} }$. A continuació aquests pions, que són inestables, decauen en altres partícules.^[3]