Einstein tenia raó (un cop més): l'antimatèria cau cap avall, no cap amunt

Investigadors del Laboratori Europeu de Física de Partícules, el CERN, han aconseguit resoldre un dels enigmes més importants sobre l'antimatèria: com reacciona a la gravetat.

Ho han descobert gràcies a l'experiment ALPHA, que els ha permès crear milers d'àtoms d'antihidrogen, mantenir-los confinats durant minuts i comprovar que cauen cap avall.

És un resultat que ja va preveure fa més de 100 anys la teoria general de la relativitat, formulada per Albert Einstein, però que des de llavors no s'havia aconseguit provar.

La gravetat afecta l'antimatèria igual que la matèria

Han quedat descartades, doncs, les teories alternatives que postulaven que l'antimatèria reaccionaria al revés que la matèria, i pujaria cap amunt en comptes de caure.

De tota manera, cal tenir en compte que quan Einstein va formular la seva teoria, l'antimatèria encara no es coneixia: el positró es va descobrir el 1932, i l'antiprotó i l'antineutró, el 1965.

Però la teoria general de la relativitat postula que qualsevol tipus de matèria serà atreta per la força de la gravetat, de manera que si el resultat hagués estat a l'inrevés, s'hauria posat en qüestió tota la teoria.

Els resultats de la recerca els ha publicat aquest dimecres la revista Nature, que ha destacat que s'ha trigat molt a aconseguir provar-ho:

"Després de dècades d'intentar comprovar aquest fenomen tan senzill, els físics han demostrat que, com tot allò que experimenta la gravetat, l'antimatèria cau cap avall."

Per què no hi ha antimatèria convivint amb la matèria?

Al contrari de la matèria, els àtoms d'antimatèria està formats per protons amb càrrega negativa, els antiprotons, per electrons amb càrrega positiva, els positrons, i també per antineutrons.

Quan àtoms d'antimatèria es troben amb àtoms de matèria, es destrueixen uns als altres, tot generant energia i partícules, i per això no poden conviure junts.

En la teoria del big bang que va originar l'univers, es creu que es va crear gairebé tanta matèria com antimatèria i que, en la destrucció que això va comportar, la segona pràcticament va desaparèixer.

L'antimatèria es pot "fabricar"

Però en les últimes dècades s'ha descobert com "fabricar" àtoms d'antihidrogen, l'element més simple, format només per un antiprotó i un positró, i mantenir-los "vius" cada vegada més estona.

S'ha pogut fer al CERN, un accelerador de partícules subterrani circular que fa 14 quilòmetres de circumferència, construït a prop de Ginebra sota sòl suís i francès.

Els àtoms d'antihidrogen s'aconsegueixen fent-hi xocar partícules subatòmiques a gairebé la velocitat de la llum que després es "desacceleren" i finalment es confinen amb camps magnètics molt potents.

Així s'evita que entrin en contacte amb àtoms de matèria i s'aconsegueix que sobrevisquin més de 15 minuts, prou temps per fer-hi experiments per veure com es comporten.

"Una fita en l'estudi del comportament de l'antimatèria"

En l'experiment que han fet ara han anat "alliberant" a poc a poc els àtoms del camp magnètic, i han vist que la majoria han anat cap a avall de manera similar al que passa amb els d'hidrogen.

Han fet l'experiment amb un tub de tres metres d'alçada, a dins del qual han confinat els àtoms d'antihidrogen amb els camps magnètics:

"El resultat és una fita en l'estudi de les propietats i el comportament de l'antimatèria":

La poma de Newton i l'antimatèria

El portaveu d'ALPHA, Jeffrey Hangst, ha explicat l'experiment amb un vídeo en anglès penjat a les xarxes socials en què parteix d'un "experiment" mític sobre la gravetat: la poma de Newton:

"Què passa si deixes caure una antipoma?"

Molta recerca per endavant amb l'antimatèria

L'equip de Hangst a l'ALPHA és l'únic al món que pot fabricar àtoms d'antihidrogen: fins al 2010 no van aconseguir mantenir-los amb vida durant minuts, i el 2016 van mesurar com absorbeixen la llum.

Ara han aconseguit saber com reaccionen a la gravetat, "amb diferència, el més difícil que hem fet", afirma Hangst, però un altre experiment del CERN, l'AEglS, vol anar més lluny.

En concret, intentaran mesurar la força gravitatòria sobre un grup d'àtoms d'antihidrogen no confinat en camps magnètics.

Tot plegat per avançar en el coneixement de l'antimatèria, que juntament amb la matèria i l'energia fosques, és un dels grans enigmes de la física actual.