Durante muchos años, se debatió la interacción gravitacional de la antimateria. ¿Responde repulsivamente o es atraída? El CERN dio una respuesta: el antihidrógeno cae hacia abajo
Un nuevo experimento llevado a cabo en la fábrica de antimateria de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) confirmó que las antipartículas se ven afectadas por el campo gravitacional de la Tierra como las partículas regulares, es decir, caen hacia abajo. El estudio sobre el comportamiento de esta forma de materia representa un avance significativo que sienta las bases para futuras aplicaciones y para comprender mejor su papel en el universo.
El largo camino hacia la antimateria
La antimateria es una forma especial de materia conformada por partículas que poseen cargas eléctricas opuestas a las convencionales. Así como hay electrones y protones, también hay positrones y antiprotones. Cuando los pares opuestos se tocan, se desintegran produciendo energía en el proceso.
Paul Dirac presentó su teoría sobre la antimateria en 1928, respaldándola únicamente con fundamentos matemáticos. En 1932, el físico Carl Anderson logró detectar la primera antipartícula, el positrón, basándose en los postulados de Dirac y, en 1955, se logró crear un antiprotón con la ayuda de un acelerador de partículas.
Los científicos no han detectado antipartículas en estado “salvaje”, allá afuera, en el mundo exterior. La proporción de antimateria no es simétrica en relación con la materia convencional. No obstante, los investigadores sí pudieron crearla aplicando toda la experiencia adquirida con positrones y antiprotones. En 2010, se produjeron los primeros átomos de antihidrógeno, la composición más sencilla que existe, al combinar ambas antipartículas.
El principio de equivalencia y la interacción gravitacional de la materia
En la actualidad, la producción de antimoléculas básicas ya no representa un desafío. Los colisionadores de partículas de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) las generan periódicamente para crear reservas y usarlas en estudios. Tomó casi 40 años recrear la antimateria, y solo a partir de entonces los físicos pudieron experimentar con ella al igual que con la materia convencional.
Una de las primeras preguntas que surgieron fue si la antimateria se ve atraída por la fuerza de la gravedad, o si reacciona de manera repulsiva ante ella. Después de todo, las antipartículas se caracterizan por tener propiedades simétricas a las normales. Hasta ahora, la cuestión no había sido resuelta debido a que el antihidrógeno se aísla y se mantiene suspendido mediante campos electromagnéticos para evitar su interacción con el hidrógeno convencional.
En la teoría de la relatividad general propuesta por Albert Einstein, existe el principio de la equivalencia débil. La directriz establece que todas las masas deben reaccionar de manera idéntica ante la gravedad, independientemente de su estructura interna. Sin embargo, Einstein nunca consideró la existencia de la antimateria en sus postulados, por lo que era necesario determinar si la teoría también era válida para partículas no imaginadas.
Los científicos del CERN liberaron átomos de antihidrógeno del confinamiento magnético del instrumento ALPHA-g con el fin de medir su comportamiento frente a la atracción gravitacional. Construyeron una trampa de liberación, enfriaron la antimateria y verificaron su movimiento. La aceleración observada fue consistente con lo predicho por la teoría de la relatividad general y por simulaciones computacionales: la antimateria cae hacia abajo y responde a la fuerza de la gravedad como la materia regular. Albert Einsten tenía razón, de nuevo.
“Este experimento marca el comienzo de investigaciones detalladas y directas sobre la naturaleza gravitacional de la antimateria. Un vez determinado el signo y la magnitud aproximada de la aceleración, nuestro próximo desafío es extender el método para medir la magnitud con la mayor precisión posible” puntualiza el reporte publicando en Nature, mirando al futuro.
La antimateria no es lo mismo que la materia oscura
Un error común entre los entusiastas de la física es confundir el concepto de universo oscuro con el de antimateria. Las antimoléculas están compuestas por partículas subatómicas con carga eléctrica contraria y son una parte fundamental del modelo estándar de la física de partículas. Aunque la antimateria no ha sido encontrada en el universo observable, puede ser creada en laboratorios y los científicos comienzan a estudiar su interacción con el entorno.
Por otro lado, la materia oscura es un concepto que se aplica a partículas postuladas que no emiten, absorben ni reflejan luz. Los científicos no pueden medirla ni crearla, pero saben que abunda en el universo debido a su efecto en la distribución de galaxias y en la formación de lentes gravitacionales. Según cálculos recientes, se estima que el 70% de la masa total del universo corresponde a materia oscura . Se cree que esta forma de masa está compuesta por subpartículas aún no identificadas, lo que la hace invisible para los instrumentos que buscan materia convencional.
En cuanto a la energía oscura , es una forma hipotética de energía que ayuda a explicar la aceleración de la expansión del universo. Los cosmólogos la postulan como una forma de energía que llena el espacio vacío y ejerce una presión negativa, generando una fuerza repulsiva que supera la atracción gravitacional de la materia.
Fuente: es.wired.com