La materia está sujeta a la atracción gravitatoria. La relatividad general de Einstein predijo que la antimateria también caería a la Tierra de la misma manera. Sin embargo, hasta ahora no existía evidencia experimental directa que lo demostrara. El experimento ALPHA en el CERN es el primero en observar directamente el efecto de la gravedad sobre el movimiento de la antimateria. Los hallazgos descartaron la "antigravedad" repulsiva y confirmaron que la gravedad influye en la materia y la antimateria de forma similar. Se observó que los átomos de antihidrógeno (un positrón orbitando un antiprotón) caían a la Tierra de la misma forma que los átomos de hidrógeno.
La antimateria está compuesta de antipartículas (los positrones, antiprotones y antineutrones son antipartículas de electrones, protones y neutrones). La materia y la antimateria se aniquilan completamente al entrar en contacto, liberando energía.
La materia y la antimateria se crearon en cantidades iguales en el universo primitivo mediante el Big Bang. Sin embargo, actualmente no encontramos antimateria en la naturaleza ( asimetría materia-antimateria ). La materia predomina. 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 predijo que la antimateria también debería verse influenciada de manera similar, pero no existía ninguna observación experimental directa que lo confirmara. Algunos incluso argumentaron que, a diferencia de la materia (que está sujeta a la atracción gravitatoria), la antimateria podría estar sujeta a una "antigravedad" repulsiva, lo cual ha sido descartado por los hallazgos publicados recientemente por el experimento ALPHA del CERN.
El primer paso fue crear antiátomos en el laboratorio y controlarlos para evitar que interactuaran con la materia y se aniquilaran. Aunque parezca sencillo, se necesitaron más de tres décadas para lograrlo. Los investigadores se decantaron por los átomos de antihidrógeno como sistema ideal para estudiar el comportamiento gravitacional de la antimateria, ya que son partículas de antimateria eléctricamente neutras y estables. El equipo de investigación tomó antiprotones con carga negativa producidos en el laboratorio y los unió con positrones con carga positiva provenientes de una fuente de sodio-22 para crear átomos de antihidrógeno, que posteriormente fueron confinados en una trampa magnética para evitar su aniquilación con átomos de materia. La trampa magnética se desactivó 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 aniquilaban con la materia. Los investigadores atraparon grupos de aproximadamente 100 átomos de antihidrógeno. Liberaron lentamente los 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 presentes en la parte superior e inferior coincidía con los resultados de las simulaciones para los átomos. También se observó que la aceleración de un átomo de antihidrógeno era consistente con la conocida aceleración debida a la gravedad entre la materia y la Tierra, lo que sugiere que la antimateria está sujeta a la misma atracción gravitatoria que la materia y no a ninguna "antigravedad" repulsiva.
Este hallazgo marca un hito en el estudio del comportamiento gravitacional de la antimateria.
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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
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