Un reciente estudio realizado por la colaboración ALPHA en la Fábrica de Antimateria del CERN ha brindado una visión significativa sobre el comportamiento de la antimateria en presencia de la gravedad. La investigación, publicada en la revista Nature, muestra que, dentro de la precisión del experimento, los átomos de antihidrógeno, que consisten en un positrón orbitando a un antiprotón, caen hacia la Tierra de la misma manera que sus contrapartes de materia.

Este estudio es un hito significativo en el campo de la investigación de la antimateria, ya que es el primer experimento que observa directamente el efecto gravitacional en el movimiento de la antimateria. Jeffrey Hangst, portavoz de ALPHA, describe la importancia de la investigación, afirmando: «En física, realmente no sabes algo hasta que lo observas. Este es el primer experimento directo que realmente observe un efecto gravitacional en el movimiento de la antimateria. Es un hito en el estudio de la antimateria, que todavía nos desconcierta debido a su aparente ausencia en el Universo».

La gravedad, la fuerza más débil de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, es la fuerza atractiva entre objetos con masa. Los átomos de antihidrógeno, al ser eléctricamente neutros y estables, ofrecen un sistema ideal para estudiar el comportamiento gravitacional de la antimateria.

La colaboración ALPHA produce átomos de antihidrógeno utilizando antiprotones cargados negativamente y positrones cargados positivamente. Los antiprotones se producen y ralentizan en las máquinas AD y ELENA de la Fábrica de Antimateria, mientras que los positrones se acumulan a partir de una fuente de sodio-22. Los átomos resultantes de antihidrógeno, que son neutros pero ligeramente magnéticos, se confinan en una trampa magnética para evitar el contacto con la materia y la aniquilación.

Los investigadores crearon un aparato vertical llamado ALPHA-g, que les permitió medir las posiciones verticales en las que los átomos de antihidrógeno se aniquilaron con la materia. El aparato permitió medir el efecto de la gravedad en los átomos una vez que se apagó el campo magnético de la trampa.

A través de sus experimentos, el equipo de ALPHA encontró que la aceleración de los átomos de antihidrógeno es consistente con la fuerza gravitacional entre la materia y la Tierra. El estudio involucró múltiples ensayos con diferentes valores de un campo magnético adicional para medir el impacto en la gravedad. Los resultados indican que, dentro de la precisión del experimento, la antimateria y la materia experimentan la misma fuerza gravitacional.

El siguiente paso para el equipo es medir la aceleración de los átomos de antihidrógeno de la manera más precisa posible. Planifican implementar el enfriamiento láser de los átomos de antihidrógeno en futuros experimentos, lo que se espera que mejore la precisión de sus mediciones.

Esta investigación realizada por la colaboración ALPHA en la Fábrica de Antimateria del CERN contribuye a nuestra comprensión de las propiedades y el comportamiento de la antimateria. Forma parte de los esfuerzos en curso en el CERN para estudiar y producir antimateria, con otros experimentos también enfocados en medir la aceleración gravitacional de la antimateria atómica.

Fuentes:
– Nature
– CERN’s Antimatter Factory