El 27 de septiembre, un equipo internacional de físicos informó de un importante hallazgo sobre una forma esquiva de materia conocida como antimateria. Parece que la antimateria responde a la gravedad de la misma manera que lo hace la materia normal, validando las teorías propuestas por Albert Einstein hace más de un siglo.

Este resultado marca la primera observación directa de  la antimateria en caída libre , en la que los átomos están formados por antiprotones en lugar de protones y antielectrones (positrones) en lugar de  electrones . Los antiprotones son básicamente  protones con carga negativa  (los protones son positivos en los átomos de materia normal) y los positrones son electrones con carga positiva (los electrones son negativos en los  átomos de materia normal ).

La nueva investigación finalmente demostró que el antihidrógeno atómico, formado por un antiprotón en el centro con un positrón cargado positivamente orbitando a su alrededor, es arrastrado hacia abajo debido a la gravedad en lugar de hacia arriba, como se podría esperar de una forma  de  materia que se presenta como lo «opuesto». «de materia normal.

Además, casi tres décadas después de que se creara por primera vez el antihidrógeno en un laboratorio, el triunfo científico de hoy es otra confirmación de la  teoría general de la relatividad de Einstein , que predice que todas las masas, independientemente de las diferencias en sus estructuras internas, reaccionan a la gravedad de manera similar. .

«Si caminas por los pasillos de este departamento y preguntas a los físicos, todos dirán que este resultado no es en absoluto sorprendente. Esa es la realidad», dijo Jonathan Wurtele , profesor de física de la Universidad de California en Berkeley, quien propuso por primera vez el experimento hace más de una década y coautor del nuevo estudio, dijo en un  comunicado . «Pero la mayoría de ellos también dirán que el experimento tuvo que realizarse porque nunca se puede estar seguro».

Capturando lo minúsculo

Wurtele y su equipo crearon, atraparon y estudiaron partículas de antihidrógeno en el Centro Europeo de Investigación Nuclear (más conocido por su acrónimo francés, CERN). Las partículas quedaron atrapadas dentro de lo que era esencialmente una botella magnética, cuyos extremos contenían campos magnéticos controlables. Para presenciar los efectos de la gravedad sobre las partículas de antihidrógeno, los investigadores redujeron la  intensidad del campo magnético  en cada extremo para permitir que las partículas escaparan.

Cuando cada partícula se desplazaba hasta la parte superior o inferior de la botella magnética, saltaba en un instante. Luego, los investigadores contaron esos destellos y encontraron que un número mayor de ellos vagaba hacia el fondo de la botella en comparación con la parte superior. De hecho, un asombroso 80% de ellos se comportó de esa manera, y este resultado se mantuvo durante una docena de repeticiones del experimento. Según el nuevo estudio, esto demostró de manera concluyente que la gravedad hace que el antihidrógeno caiga hacia abajo.

«Esto nos da una poderosa perilla experimental que nos permite, básicamente, creer que el experimento realmente funcionó porque podemos demostrarnos a nosotros mismos que podemos controlar el experimento de una manera predecible», dijo Joel Fajans, profesor de física en UC Berkeley y co -autor del nuevo estudio, dijo en el  comunicado .

El equipo también descubrió que la aceleración gravitacional del antihidrógeno era cercana a la de la materia normal, que es de 9,8 metros (32 pies) por segundo al cuadrado. Se espera que ese resultado también sea válido para otras partículas de antimateria, dicen los investigadores.

«Sería doblemente sorprendente si esto no fuera cierto (primero, que algo cayó y segundo, que hubo una diferencia con el antihidrógeno)», dijo Fajans al sitio hermano de Live Science, Space.com, en un correo electrónico.

Sin embargo, aunque los últimos hallazgos descartan las teorías que postulan que la  antimateria  es repelida por la gravedad, sólo mediciones más precisas dirán si existe alguna diferencia en la fuerza gravitacional sobre la antimateria en comparación con la materia.

No obstante, al lograr la primera observación directa de los efectos gravitacionales sobre el antihidrógeno, los investigadores marcan el comienzo de una búsqueda detallada y directa de la naturaleza gravitacional de la antimateria, que sigue siendo desconcertantemente escasa en el  universo .

Si la materia y la antimateria actúan de manera tan similar, ¿dónde está la antimateria que falta en el universo?

Esa es todavía una pregunta abierta.

Durante el  Big Bang , se cree que el universo fue rico en pares de partículas de materia y antimateria, siendo estas últimas consideradas el espejo de la materia, ya que sus partículas tienen la misma masa excepto por una carga eléctrica opuesta. Si las partículas de materia y antimateria entran en contacto, se aniquilan entre sí en un violento destello que deja tras de sí energía pura, por lo que las partículas de materia y antimateria siempre se crean y destruyen en pares.

En teoría, eso significa que el universo no debería contener nada más que energía sobrante, al menos según el  Modelo Estándar  de física de partículas que describe nuestra mejor comprensión actual de cómo se comportan las partículas fundamentales bajo las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Pero esa simetría se rompió en algún momento durante la  evolución del universo  , de modo que vemos claramente que la materia domina el universo observable. Esto simplemente va más allá de lo que el modelo estándar puede explicar. Por lo tanto, aún se desconocen los procesos que inclinaron la balanza de tal manera que quedó tan poca antimateria.

«Desafortunadamente, dado que nuestras respuestas son consistentes con la relatividad general, no arrojan ninguna luz sobre la escasez de antimateria», dijo Fajans a Space.com en un correo electrónico. Fajans añadió que anticipa que la precisión del experimento actual podrá mejorarse en un factor de 100 en el futuro. «Esto puede conducir a algo nuevo, pero por supuesto todavía no tenemos idea de si ese será el caso. La mayoría diría que es poco probable, pero aun así vale la pena seguir adelante».

Los hallazgos fueron publicados por la colaboración del Aparato de Física Láser Antihidrógeno (ALPHA) en el CERN el miércoles (27 de septiembre) en la revista Nature .

https://www.livescience.com/physics-mathematics/gravity/major-cern-experiment-proves-antigravity-doesnt-exist-at-least-when-it-comes-to-antimatter