Materia is subject to gravitational attraction. Einstein’s general relativity had predicted that antimatter also should fall to Earth in the same way. However, there was no direct experimental evidence so far to show that. ALPHA experiment at CERN is the first direct experiment to have observed the effect of gravedad on the motion of antimatter. The findings ruled out repulsive ‘antigravity’ and held that gravedad influencias le importan and antimatter in a similar way. It was observed that atoms of antihydrogen (a positron orbital an antiproton) fell to Earth in the same way as atoms of hydrogen.
Antimatter is composed of antiparticles (positrons, antiprotons and antineutrons are antiparticles of electrons, protons and neutrons). Materia and antimatter annihilate each other completely when they come in contact leaving behind energy.
Materia and antimatter were created in equal amounts in the early universo by Big Bang. However, we do not find antimatter now in the nature (asimetría materia-antimateria). La materia domina. Como resultado, la comprensión de las propiedades y el comportamiento de la antimateria es incompleta. Con respecto al efecto de la gravedad sobre el movimiento de la antimateria, la teoría general de la relatividad había predicho que la antimateria también debería verse influenciada de manera similar, pero no hubo ninguna observación experimental directa que lo confirmara. Algunos incluso habían argumentado que, a diferencia de la materia (que está sujeta a la atracción gravitacional), antimateria puede estar sujeto a una repulsiva "antigravedad" que ha sido descartada por los hallazgos recientemente publicados del experimento ALPHA del CERN.
El primer paso fue fabricar antiátomos en el laboratorio y controlarlos para evitar que encontraran la materia y se aniquilaran. Puede parecer fácil, pero se necesitaron más de tres décadas para lograrlo. Los investigadores se centraron en los átomos de antihidrógeno como un sistema ideal para estudiar el comportamiento gravitacional de la antimateria porque los átomos de antihidrógeno son partículas de antimateria eléctricamente neutras y estables. El equipo de investigación tomó antiprotones cargados negativamente producidos en el laboratorio y los unió con positrones cargados positivamente de una fuente de sodio-22 para crear átomos de antihidrógeno que posteriormente fueron confinados en una trampa magnética para evitar la aniquilación con átomos de materia. La trampa magnética se apagó para permitir que los átomos de antihidrógeno escaparan de forma controlada en un aparato vertical ALPHA-g y se midieron las posiciones verticales en las que los átomos de antihidrógeno se aniquilan con la materia. Los investigadores atraparon grupos de unos 100 átomos de antihidrógeno. Liberaron lentamente antiátomos de un grupo durante un período de 20 segundos reduciendo la corriente en los imanes superior e inferior. Descubrieron que la proporción de antiátomos existentes en la parte superior e inferior se correspondía con los resultados de las simulaciones para los átomos. También se encontró que la aceleración de un átomo de antihidrógeno era consistente con la aceleración bien conocida debida a gravedad entre la materia y la Tierra, lo que sugiere que la antimateria está sujeta a la misma atracción gravitacional que la materia y no a ninguna "antigravedad" repulsiva.
Este hallazgo marca un hito en el estudio del comportamiento gravitacional de la antimateria.
***
Fuentes:
- CERN 2023. Noticias – El experimento ALPHA en el CERN observa la influencia de la gravedad sobre la antimateria. Publicado el 27 de septiembre de 2023. Disponible en https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Consultado el 27 de septiembre de 2023.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. Observación del efecto de la gravedad sobre el movimiento de la antimateria. Naturaleza 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
