En el amplio campo de la física, la relación entre la antimateria y la gravedad ha sido durante mucho tiempo un tema intrigante. Ahora, una investigación publicada en Nature ha revelado que la antimateria, al igual que la materia, está influenciada por la gravedad.
La antimateria
La antimateria, a menudo descrita como la contraparte cuántica de la materia que encontramos en nuestra vida diaria, está compuesta de partículas con cargas invertidas. Por ejemplo, cuando invertimos la carga de un electrón, se convierte en un positrón.
De manera análoga, cuando construimos un protón a partir de antiquarks, obtenemos un antiprotón. La combinación de estos dos da lugar a un átomo de antihidrógeno, caracterizado por una partícula positiva que orbita alrededor de un núcleo negativo.
El universo, en su vasta extensión, crea tanto materia como antimateria. Sin embargo, cuando entran en contacto, se aniquilan entre sí, dejando únicamente rayos gamma como evidencia de su existencia previa.
Este fenómeno plantea una pregunta desconcertante: ¿Por qué nuestro universo está compuesto predominantemente de materia, cuando el Big Bang debería haber producido cantidades iguales de materia y antimateria, que luego se cancelarían entre sí?
Experimentación
Algunos físicos han propuesto que si la antimateria, como los positrones, fuera repelida en lugar de atraída por la gravedad, esto podría explicar la temprana segregación de ambas en la infancia del universo. Si bien esta hipótesis es intrigante, carece de respaldo teórico.
Ahora, Jonathan Wurtele, miembro de la colaboración internacional conocida como Aparato de Física Láser Antihidrógeno (ALPHA), ha decidido poner a prueba esta hipótesis a través de experimentación. «No se puede afirmar nada hasta que se realice el experimento», declara el también físico del plasma de la Universidad de California, Berkeley.
Sin embargo, experimentar con antimateria representa un desafío formidable. A pesar de que podemos producirla en colisionadores de partículas, la cantidad total de antimateria jamás sintetizada es minúscula.
Además, la manipulación y transporte de antimateria para realizar experimentos presentan importantes dificultades. La débil influencia de la gravedad, especialmente en comparación con la abrumadora fuerza del electromagnetismo, complica aún más este proceso.
Los resultados
En 2022, los investigadores encontraron evidencia indirecta que sugería que la materia y la antimateria reaccionan de manera similar a la gravedad. Esto se determinó observando ambos tipos de materia en una trampa durante 18 meses, sin diferencias perceptibles en el efecto de la gravedad sobre ninguno de los dos.
Ampliando los límites de la experimentación, ALPHA introdujo un enfoque novedoso al construir una cámara de vacío vertical con campos magnéticos ajustables. Dentro de esta cámara, se liberaron partículas de antihidrógeno. Wurtele comparó esto con un «experimento de la Torre Inclinada de Pisa» moderno.
Luego de manipular los campos magnéticos, el equipo consiguió neutralizar su impacto, permitiendo que la atracción gravitatoria fuera la fuerza dominante. Los resultados indicaron que más partículas fueron atraídas hacia la Tierra que alejadas de ella.
Este experimento sugiere que las teorías que plantean la separación de la antimateria y la materia debido a la gravedad después del Big Bang podrían estar equivocadas. Aun así, la puerta no está completamente cerrada a la idea de que la gravedad pueda tener un efecto ligeramente diferente en uno u otro.
