Materia está sujeto a atracción gravitacional. La relatividad general de Einstein había predicho que la antimateria también debería caer a la Tierra de la misma manera. Sin embargo, hasta el momento no ha habido evidencia experimental directa que lo demuestre. El experimento ALPHA en el CERN es el primer experimento directo que ha observado el efecto de gravedad sobre el movimiento de la antimateria. Los hallazgos descartaron la repulsiva "antigravedad" y sostuvieron que gravedad influencias le importan y antimateria de manera similar. Se observó que los átomos de antihidrógeno (un positrón orbital un antiprotón) cayó a la Tierra de la misma manera que los átomos de hidrógeno.
La antimateria está compuesta de antipartículas (los positrones, antiprotones y antineutrones son antipartículas de electrones, protones y neutrones). Materia y la antimateria se aniquilan entre sí por completo cuando entran en contacto dejando atrás energía.
Materia y la antimateria se crearon en cantidades iguales a principios universo por Big Bang. Sin embargo, actualmente no encontramos antimateria en la naturaleza (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.
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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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