La antimateria responde a la gravedad como la materia: cae hacia abajo

La materia ordinaria tiene su reverso, la antimateria. Un experimento del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha demostrado que esta última cae hacia abajo, con lo que responde igual a la fuerza de la gravedad, según un estudio que publica hoy Nature.

Una colaboración internacional de más de una docena de países en el CERN de Ginebra no solo ha confirmado que no hay una antigravedad, sino que además este experimento podría ayudar a explicar por qué parece que la antimateria salió perdiendo en el universo primitivo.

Después del Big Bang se debería haber producido un 50 % de materia y otro tanto de antimateria, pero sigue siendo un misterio por qué en el universo existe una aparente ausencia de la segunda.

La Tierra y casi todo lo que se conoce sobre el universo está constituido casi exclusivamente de materia regular compuesta de protones, neutrones y electrones.

La antimateria, es la gemela de la materia normal, aunque con algunas propiedades opuestas, por ejemplo, los antiprotones tienen carga negativa mientras que la de los protones es positiva. Además cuando la primera entra en contacto con la segunda, esta última se destruye.

La manzana de Newton

El CERN recurre para explicar este experimento a la imagen de Isaac Newton y la manzana que caía del árbol, la cual habría inspirado sus trabajos sobre la gravedad.

Pero, ¿qué pasaría si existiera una “antimanzana” hecha de antimateria? ¿caería del mismo modo hacia abajo?, se pregunta el CERN en un comunicado.

La teoría de la relatividad general de Albert Einstein señala que sí y eso es lo que ahora se ha demostrado, observando la trayectoria descendente de átomos individuales de antihidrógeno.

Muchas mediciones indirectas indicaban que la gravedad interactúa con la antimateria como se esperaba, recordó Jonathan Wurtele, de la Universidad de California en Berkeley y miembro de la citada colaboración internacional, que se conoce como Aparato de Física Láser Antihidrógeno (ALPHA).

Pero hasta hoy, “nadie había realizado realmente una observación directa que pudiera descartar, por ejemplo, que el antihidrógeno se moviera hacia arriba y no hacia abajo en un campo gravitacional", apostilló.

El estudio demuestra que, dentro del límite de la precisión del experimento, los átomos de antihidrógeno (formados por un positrón orbitando alrededor de un antiprotón) caen sobre la Tierra de la misma forma que sus homólogos de materia.

En física, “no se sabe realmente algo hasta que no se ha observado", destacó Jeffrey Hangst, portavoz de ALPHA, y este primer experimento directo es un paso importante en el estudio de la antimateria.

Las leyes de la física predicen que la antimateria debería existir en cantidades aproximadamente iguales a las de la materia regular y una posible explicación de su ausencia sería que fue repelida gravitacionalmente por la materia normal durante el Big Bang.

"Hemos descartado que la antimateria sea repelida por la fuerza gravitacional en lugar de atraída"

Sin embargo, estos nuevos hallazgos sugieren que esa teoría ya no parece plausible. "Hemos descartado que la antimateria sea repelida por la fuerza gravitacional en lugar de atraída", dijo Wurtele.

Eso no significa que no haya ninguna diferencia en la fuerza gravitacional sobre la antimateria, pero “solo una medición más precisa lo dirá”, agregó.

El experimento

El equipo fabricó antimateria e hizo un experimento del tipo de la torre inclinada de Pisa, explica Wurtele, en referencia al experimento, quizá apócrifo, de Galileo del siglo XVI que demostraba la aceleración gravitatoria idéntica de dos objetos de volumen similar pero masa diferente, que caían simultáneamente.

Es decir, los científicos dejaron caer la antimateria para ver si subía o bajaba. Para ello, el antihidrógeno estaba contenido dentro de una cámara de vacío cilíndrica con una trampa magnética, llamada ALPHA-g.

El equipo redujo la fuerza de los campos magnéticos superior e inferior de la trampa hasta que los átomos de antihidrógeno pudieron escapar y la influencia relativamente débil de la gravedad se hizo evidente.

El experimento fue repetido más de una docena de veces, variando la intensidad del campo magnético en la parte superior e inferior de la trampa para descartar posibles errores. Así, observaron que cuando los campos magnéticos debilitados se equilibraban con precisión en la parte superior e inferior, alrededor del 80 % de los átomos de antihidrógeno se aniquilaban bajo la trampa, un resultado coherente con cómo se comportaría una nube de hidrógeno normal en las mismas condiciones.