La antimateria ha intrigado y desconcertado a los físicos durante casi un siglo, y el efecto de la gravedad sobre ella ha sido un punto de desacuerdo. Una nueva investigación puede resolver este debate al encontrar que los átomos de antihidrógeno (la contraparte de antimateria del hidrógeno) se ven afectados por la gravedad de la misma manera que sus contrapartes de materia, descartando la posibilidad de una "antigravedad" repulsiva.


En el siglo XVII, Isaac Newton ideó su teoría de la gravedad después de ver caer una manzana de un árbol. Siglos más tarde, Albert Einstein propuso su teoría general de la relatividad, que sigue siendo la descripción más exitosa y comprobable de la gravedad. Sin embargo, Einstein desconocía la antimateria.

En 1928, el físico británico Paul Dirac propuso la teoría de que cada partícula tiene su correspondiente antipartícula y predijo la existencia de positrones (o antielectrones). Desde entonces, ha habido mucha especulación sobre la interacción entre la gravedad y la antimateria, algunos sugieren que la antimateria es repelida por la gravedad y otros que es atraída por la gravedad.

Un nuevo estudio de la colaboración del Centro de Física Láser Antihidrógeno (ALPHA) del CERN puede haber resuelto ese debate, al descubrir que los átomos de antihidrógeno (la contraparte de antimateria del hidrógeno) caen a la Tierra de la misma manera que sus contrapartes de materia.

Jeffrey Hangst, autor correspondiente del estudio, dijo: "En física, sólo se puede entender algo verdaderamente observándolo. Este es el primer experimento que observa directamente la influencia de la gravedad en el movimiento de la antimateria. Este es un hito en el estudio de la antimateria, que todavía nos desconcierta debido a su aparente ausencia en el universo".

El experimento ALPHA consiste en crear, atrapar y estudiar átomos de antihidrógeno en una trampa. Los átomos de antihidrógeno son partículas de antimateria estables y eléctricamente neutras, lo que las hace ideales para estudiar el comportamiento gravitacional de la antimateria. El antihidrógeno se compone de dos antipartículas, antiprotones y positrones. Un antiprotón es una partícula subatómica con la misma masa que un protón pero con carga negativa.

El equipo ALPHA construyó recientemente un instrumento vertical llamado ALPHA-g, donde la "g" representa la aceleración local de la gravedad, que para la materia es 32,2 pies por segundo (9,81 metros por segundo). ALPHA-g puede medir la posición vertical de los átomos de antihidrógeno cuando se encuentran con su materia correspondiente (un proceso conocido como aniquilación) y los átomos escapan una vez que se apaga el campo magnético de la trampa.

Los investigadores capturaron un grupo de unos 100 átomos de antihidrógeno a la vez. Luego liberaron lentamente los átomos durante 20 segundos reduciendo gradualmente la corriente en los imanes de la trampa superior e inferior. Las simulaciones por computadora predijeron que el 20 por ciento de los átomos se liberarían desde la parte superior de la trampa y el 80 por ciento desde la parte inferior, una diferencia causada por el efecto descendente de la gravedad. Los investigadores promediaron los resultados de siete experimentos de liberación y descubrieron que la proporción de antiátomos que fluían de arriba a abajo era consistente con las simulaciones. Es decir, los átomos de antihidrógeno caen de la misma manera que los átomos de hidrógeno caen por debajo de 1 gramo (es decir, gravedad normal).

Utilizando el instrumento ALPHA-g, los investigadores recrearon eficazmente el famoso experimento de gravedad de Galileo. Según la leyenda, el científico italiano dejó caer bolas de hierro de diferentes pesos desde lo alto de la Torre Inclinada de Pisa, y todas impactaron contra el suelo al mismo tiempo, demostrando que la gravedad hacía que objetos de diferentes masas cayeran con la misma aceleración.

Los investigadores dicen que sus hallazgos descartan la posibilidad de una "antigravedad" repulsiva, pero el estudio actual marca sólo el comienzo de un estudio directo y detallado de las propiedades gravitacionales de la antimateria.

"Nos tomó 30 años aprender cómo hacer este antiátomo, cómo agarrarlo y cómo controlarlo lo suficientemente bien como para poder dejarlo caer de una manera que lo hiciera sensible a la gravedad", dijo Hangst. "El siguiente paso es medir la aceleración con la mayor precisión posible. Queremos comprobar si la materia y la antimateria realmente caen de la misma manera".

La investigación fue publicada en la revista Nature. En el siguiente vídeo producido por el CERN, Jeffrey Hangst explica cómo funciona ALPHA-g, las causas y los resultados del experimento de gravedad de antimateria.