Madrid, 27 Sep (EUROPA PRESS) – En un experimento de laboratorio único en el CERN, los investigadores han observado por primera vez átomos individuales de antihidrógeno cayendo bajo la influencia de la gravedad.
En un experimento de laboratorio único en el CERN, los investigadores han observado por primera vez átomos individuales de antihidrógeno cayendo bajo la influencia de la gravedad.
Al confirmar que la antimateria y la materia se atraen gravitatoriamente, este descubrimiento descarta la repulsión gravitatoria como la razón por la que la antimateria es casi inexistente en el universo observable.
Los investigadores de la colaboración internacional ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) en el CERN (Suiza) publicaron sus hallazgos en la revista Nature.
El éxito de la colaboración ALPHA demuestra la importancia del trabajo en equipo entre continentes y comunidades científicas.
Comprender la naturaleza de la antimateria no sólo nos ayudará a entender cómo surgió nuestro universo, sino que también permitirá innovaciones antes impensables, como la tomografía por emisión de positrones (PET), que ha salvado muchas vidas al aplicar el conocimiento de la antimateria para detectar tumores cancerosos en el cuerpo. Puede permitir nuevas innovaciones que antes habrían sido impensables”, explica.
La antimateria es perfectamente real, pero curiosamente rara. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, la antimateria debería comportarse exactamente igual que la materia”, explica Jonathan Urtele, físico especialista en plasma de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.) y miembro de la colaboración ALPHA.
Muchas mediciones indirectas demuestran que la gravedad interactúa con la antimateria como cabría esperar. Sin embargo, hasta los resultados de hoy, nadie había realizado observaciones directas que permitieran, por ejemplo, descartar que el antihidrógeno se desplace hacia arriba en lugar de hacia abajo en un campo gravitatorio”, añadió.
Nuestros cuerpos, la Tierra y casi todo lo que los científicos conocen del universo están compuestos en su inmensa mayoría por materia, que consta de protones, neutrones y electrones, como los átomos de oxígeno, carbono, hierro y otros elementos de la tabla periódica.
La antimateria, en cambio, está hermanada con la materia ordinaria, aunque con algunas propiedades opuestas. Por ejemplo, los antiprotones tienen carga negativa, mientras que los protones tienen carga positiva. Los antielectrones (también llamados positrones) son positivos y los electrones negativos.
Pero quizá lo más difícil para los experimentadores es que “en cuanto la antimateria entra en contacto con la materia, explota”, afirma Joel Fajans, miembro de la colaboración ALPHA y físico especialista en plasma de la Universidad de California en Berkeley.
La masa combinada de materia y antimateria se convierte completamente en energía mediante una reacción tan poderosa que los científicos la llaman “aniquilación”. Fajans añade: “Para una masa dada, dicha aniquilación es la liberación de energía más densa que conocemos”.
Sin embargo, la cantidad de antimateria utilizada en el experimento ALPHA es tan pequeña que la energía producida por la aniquilación de antimateria y materia sólo puede detectarse mediante detectores sensibles.
Aun así, la antimateria puede perderse si no se manipula con cuidado.
A grandes rasgos, estamos creando antimateria y realizando un experimento similar al de la Torre Inclinada de Pisa”, explica Wurtiele. Se trata de un experimento realizado por Galileo en el siglo XVI, que demostró que si dos objetos con el mismo volumen pero masas diferentes se dejaban caer al mismo tiempo, tendrían la misma aceleración gravitatoria. Dejas caer antimateria y ves si sube o baja”, explica. En el experimento ALPHA, el antihidrógeno estaba contenido en una cámara de vacío cilíndrica alta con una trampa magnética variable llamada ALPHA-g. Los científicos redujeron la intensidad de los campos magnéticos por encima y por debajo de la trampa hasta que los átomos de antihidrógeno pudieron escapar. Los científicos redujeron la intensidad de los campos magnéticos por encima y por debajo de la trampa hasta que los átomos de antihidrógeno pudieron escapar, revelando el efecto relativamente débil de la gravedad.
A medida que cada átomo de antihidrógeno escapaba de la trampa magnética, tocaba las paredes de la cámara por encima o por debajo de la trampa y desaparecía, lo que los científicos pudieron detectar y contar.
Los investigadores repitieron el experimento más de una docena de veces, variando la intensidad del campo magnético en la parte superior e inferior de la trampa para eliminar posibles errores.
Los resultados confirmaron que cuando el campo magnético debilitado se equilibraba exactamente en la parte superior e inferior, cerca del 80% de los átomos de antihidrógeno desaparecían bajo la trampa. En otras palabras, la gravedad provocaba la caída del antihidrógeno.
A pesar de la existencia de modestas fuentes de antimateria, como los positrones emitidos por la desintegración del potasio y el interior de los plátanos, los científicos no han visto mucha antimateria en el universo. Sin embargo, según las leyes de la física, la antimateria debería existir aproximadamente en la misma cantidad que la materia ordinaria. Los científicos llaman a este enigma el problema de la variogénesis.
Una posible explicación es que la antimateria fuera repelida gravitatoriamente por la materia normal durante el Big Bang, pero los nuevos hallazgos sugieren que esta teoría ya no es válida.
Hemos desmentido que la antimateria sea repelida en lugar de atraída por la gravedad”, afirma Wurtele. Sin embargo, esto no significa que no exista una diferencia de gravedad hacia la antimateria, que sólo podrá determinarse mediante mediciones más precisas.
Los investigadores de la colaboración ALPHA seguirán investigando la naturaleza del antihidrógeno. Además de mejorar la precisión de las mediciones de los efectos de la gravedad, también están utilizando la espectroscopia para estudiar cómo interactúa el antihidrógeno con las ondas electromagnéticas.
Si el antihidrógeno difiere en algo del hidrógeno, sería revolucionario. Porque la mecánica cuántica y la gravedad, según las leyes de la física, deberían comportarse igual”, afirma Wurtele. Pero no lo sabremos hasta que experimentemos”.
