Decir que la antimateria cae será una de esas cosas que en un futuro parecerá tan obvia que nos cueste creer que llevó décadas de dudas y experimentos en el CERN. La antimateria se comporta igual que la materia ordinaria en presencia de un campo gravitatorio. Antes de seguir te invito a descargar nuestra Aplicación para teléfono gratuita y disponible en PlayStore. Para descargarla busca en PlayStore “Revista del Tío F” o toca estas letras azules que te llevan directo.

Qué es la antimateria

La antimateria es un tipo de materia exótica, por lo menos hoy en día, muy parecida a la matera ordinaria, o sea, la materia que conocemos y nos rodea. La única diferencia entre la materia y la antimateria está en la carga eléctrica, la antimateria tiene carga opuesta a la materia, mientras que conserva la masa y el resto de propiedades. Por ejemplo, el análogo al electrón es el positrón, que es una partícula exactamente igual que el electrón excepto por su carga positiva.

La antimateria no existe de manera estable en la naturaleza. Uno de los motivos por la cual no existe es que en contacto con la materia ordinaria se aniquila liberando grandes cantidades de energía. Esto supone que el tiempo de vida de una antipartícula sea tan corto que no tengamos evidencias de cantidades estables de antimateria en nuestro Universo.

Representación de materia y antimateria. Fuente imagen

Si bien es cierto que la teoría general de la relatividad de Albert Einstein requiere que todas las masas reaccionen de manera idéntica a la gravedad, muchos teóricos han considerado la posibilidad de tomar en cuenta consecuencias cosmológicas si la antimateria fuera repelida por la materia. De cualquier manera esto nunca se había comprobado experimentalmente. Un experimento llevado a cabo por ALPHA en el CERN revela que los átomos de antihidrógeno, liberados del confinamiento magnético al cual están sometidos para alargar su vida, se comportan de manera consistente con la atracción gravitacional hacia la Tierra, descartando de manera inequívoca cualquier antigravedad repulsiva.

El experimento

El mayor desafío al que nos enfrentamos al medir el principio de equivalencia débil (WEP) en partículas de antimateria consiste en librarnos de las fuerzas electromagnéticas que hacen que las mediciones de la fuerza gravitacional sean extremadamente difíciles. Sin embargo la capacidad de producir y confinar antihidrógeno nos permite crear antiátomos neutros y estables donde la gravedad sí desempeñaría un papel importante.

En 2018 se construyó la máquina ALPHA-g, una trampa de antihidrógeno vertical diseñada para observar átomos de antimateria liberados en dicha trampa. El experimento consiste en observar los antiátomos liberados en la trampa cuyos extremos, superior e inferior, han sido abiertos. Los antiátomos liberados con una distribución de energías de aproximadamente 5K (empleamos temperatura como unidad de energía). Se espera que la gravedad se manifieste como una diferencia en el número de eventos de aniquilación de los antiátomos que escapan por la parte superior o inferior de la trampa.

Representación gráfica del experimento. Fuente: Paper original.

Como se puede ver en la imagen, el experimento está formado principalmente por un tubo vertical. El reto consiste, resumiendo, en dar libertad total a los antiátomos liberados, esto es, que los momentos magnéticos del experimentos sean continuos y por lo tanto la única interacción externa que modifique la trayectoria de las partículas sea la gravitatoria.

Conclusión

Se concluye que el comportamiento dinámico de los átomos de antihidrógeno es consistente con la existencia de una fuerza gravitacional de atracción entre los átomos y la Tierra. La probabilidad de que nuestros datos sean consistentes con una gravedad repulsiva es menos de 10-15 . Hasta el momento, los resultados se ajustan a las predicciones de la relatividad general. Los resultados no respaldan los modelos cosmológicos que se basan en la gravedad materia-antimateria repulsiva. Para leer el artículo de investigación original tocar estas letras azules . Para seguir todos nuestros cursos gratuitos incluido el de física cuántica tocar estas letras azules .

Cita artículo original: 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