La prestigiosa revista “Nature” acaba de publicar un artículo (ver: E.K. Anderson et al., “Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter”, Nature. Vol. 621, September 28, 2023, p. 716) tan importante para la comunidad científica y académica mundial, como lo fue en su tiempo el experimento de Galileo realizado en la torre de Pisa entre 1589 y 1592, en donde Galileo desde lo alto de la torre dejó caer dos esferas de diferente masa para comprobar que independientemente de su masa caen al mismo tiempo.
En el experimento realizado por investigadores del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) se produjeron anti-átomos de Hidrógeno y se observó que no eran repelidos por la Tierra (i.e. cayendo hacia “arriba”) sino -que igual que todos los objetos compuestos de materia ordinaria-, caen hacia “abajo”.
Este resultado corrobora un pilar de la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein llamado “Principio débil de equivalencia” de acuerdo al cual la gravedad actúa sobre todos los objetos materiales del mismo modo independientemente de que estén hechos.
Esta es la primera vez que este principio es experimentalmente corroborado. Algunas personas suponían que la antimateria en un campo gravitacional se movería de modo diferente a la materia, pero ahora sabemos que no es así, la materia y la antimateria se mueve del mismo modo en un campo gravitacional.
Este resultado fue un extraordinario logro científico. Primeramente debemos recordar que fue Paul Dirac, brillante científico británico, quien en 1928 al proponer una ecuación que combina la mecánica cuántica (propuesta por Heisenberg y Schrödinger) y la teoría de la relatividad (propuesta por Einstein) obtuvo una ecuación, ahora conocida como Ecuación de Dirac, cuyas soluciones predicen la existencia de partículas y antipartículas. Inicialmente esto fue tomado como una mera curiosidad matemática, sin embargo cuatro años más tarde, en 1932, el científico norteamericano Carl Anderson descubrió el positrón, que es precisamente la antipartícula del electrón. De este modo la antimateria es en general solamente materia compuesta por antipartículas.
Por ejemplo, sabemos que los átomos de hidrógeno están compuestos por un electrón (de carga negativa) y un protón (de carga positiva), sin embargo durante el experimento antes mencionado, los científicos de CERN combinaron antielectrones (de carga positiva) con antiprotones (de carga negativa) para formar antimateria de átomos de hidrógeno, o antiátomos de hidrógeno. El problema de la antimateria es que si entra en contacto con materia ordinaria, se aniquila en un breve destello energético. Producir y manejar antimateria es algo extraordinariamente complejo pues la antimateria debe de contenerse en cavidades a muy alto vacío y baja temperatura (temperaturas criogénicas), así mismo, se requiere de campos magnéticos intensos.
El alto vacío es necesario para retirar cualquier partícula de materia en el ambiente del interior de la cámara y de este modo evitar que la antimateria sea aniquilada, y por otra parte, las temperaturas criogénicas son necesarias para disminuir la velocidad de las partículas de antimateria formadas y de este modo lograr que se encuentren prácticamente en reposo. Finalmente los campos magnéticos son usados para dirigir las partículas cargadas (positrones y antiprotones) a la zona en donde deberán combinarse para formar antimateria de átomos de hidrógeno.
Una vez hecho lo anterior es necesario un sofisticado sistema de detección para observar el movimiento de los átomos de antimateria actuando bajo la acción de la gravedad.
Gsz