La antimateria responde a la atracción gravitacional de la Tierra de forma similar a la materia

Los físicos que estudian el antihidrógeno (un antiprotón emparejado con un antielectrón o positrón) han demostrado de manera concluyente que la gravedad lo empuja hacia abajo, de la misma forma que sucede con el hidrógeno. En consecuencia, al menos para la antimateria, la antigravedad no existe: el nuevo estudio demuestra lo predicho por Einstein y contradice algunas teorías que indicaban que la antimateria no era afectada por la gravedad de la misma forma que la materia. 

Un equipo de investigadores liderado por científicos de la Universidad de California en Berkeley, en Estados Unidos, utilizó el Aparato de Física Láser Antihidrógeno (ALFA) en el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) en Ginebra, Suiza, para realizar un experimento destinado a comprobar si la antimateria era afectada por la gravedad terrestre de una forma similar a cómo lo hace la materia. 

No hay sorpresas por ahora

Los resultados experimentales han sido informados en un nuevo estudio publicado en la revista Nature: los físicos trabajaron con antihidrógeno, el lado opuesto del hidrógeno, y verificaron que la aceleración gravitacional de la antimateria que obtuvieron en el laboratorio fue cercana a la de la materia normal en la Tierra. Más precisamente, encontraron que estaba dentro de aproximadamente el 25% de la gravedad normal, una desviación que se considera estándar.

"Seguramente se acelera hacia abajo, y está aproximadamente a una desviación estándar de la aceleración al ritmo normal. La conclusión es que no podremos levitar usando antimateria", dijo en una nota de prensa el científico Joel Fajans, uno de los autores del estudio. El resultado no sorprende a la mayoría de los físicos: la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, aunque concebida antes de que se descubriera la antimateria en 1932, trata toda la materia de manera idéntica, lo que implica que la antimateria y la materia responden de la misma manera a las fuerzas gravitacionales. 

¿De qué hablamos cuando nos referimos a la antimateria? Toda la materia normal, como los protones, neutrones y electrones, tiene antipartículas que llevan la carga eléctrica opuesta (un antiprotón, por ejemplo). Cuando estas antipartículas (antimateria) se encuentran con su contraparte de materia normal, se aniquilan por completo. Es importante tener en cuenta que la antimateria no tiene relación con la materia oscura, que es un tipo de materia no visible porque no interactúa con la luz, ya que en ocasiones los términos se confunden. 

Los investigadores han demostrado que los átomos de antihidrógeno (antimateria), liberados del confinamiento magnético en el aparato ALPHA-g, se comportan de una manera consistente con la atracción gravitacional hacia la Tierra. Por tanto, en este caso queda descartada una repulsiva "antigravedad". Crédito: National Science Foundation News / YouTube.

Una mínima posibilidad

De acuerdo a un artículo publicado en Physics World, el experimento consistió en llenar la cámara del dispositivo ALFA con átomos de antihidrógeno, cada uno de los cuales contenía un antiprotón y un positrón. Ambos tipos de antipartículas se desaceleran con mucho cuidado y luego se combinan para crear antihidrógeno.

Además de ser la primera observación directa de átomos de antimateria en caída libre, el experimento ayudó a descartar la idea de que una diferencia en sus respuestas a la gravedad sea la responsable de que haya mucha más materia que antimateria en el Universo visible. Sin embargo, la medición aún deja abierta una mínima posibilidad, a partir de la leve desviación hallada, de que la antimateria y la materia reaccionen de manera ligeramente diferente a la gravedad, abriendo el camino hacia una nueva física más allá del Modelo Estándar.

Referencia

Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter. E. K. Anderson et al. Nature (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1