Einstein tiene razón otra vez: la antimateria cae “hacia abajo” debido a la gravedad como la materia ordinaria


Agrandar / Representación conceptual de un artista de átomos de antihidrógeno que caen del fondo de la trampa magnética del aparato ALPHA-g.

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Los físicos del CERN han demostrado que la antimateria cae hacia abajo debido a la gravedad, al igual que la materia normal, según un nuevo artículo publicado en la revista Nature. No es un resultado particularmente sorprendente: habría sido enorme Si se hubiera descubierto que la antimateria era rechazada por la gravedad y «caía» hacia arriba, nos dice un poco más sobre la antimateria y acerca a los físicos un paso más a resolver uno de los misterios más esquivos que rodean los primeros momentos de nuestro universo.

Como su nombre lo indica, la antimateria es exactamente lo opuesto a la materia ordinaria, ya que está formada por antipartículas en lugar de partículas ordinarias. Estas antipartículas son idénticas en masa a sus contrapartes regulares. Pero así como mirarse en un espejo se invierte de izquierda a derecha, las cargas eléctricas de las antipartículas se invierten. Entonces, un antielectrón tendría una carga positiva en lugar de negativa, mientras que un antiprotón tendría una carga negativa en lugar de positiva. Cuando la antimateria se encuentra con la materia, ambas partículas se aniquilan y sus masas combinadas se convierten en energía pura. (Es lo que alimenta el USS ficticio Empresacomo cualquier Star Trek un fan puede decírtelo.)

Hasta donde sabemos, la antimateria no existe de forma natural en el universo conocido, aunque ahora podemos crear pequeñas cantidades en lugares como la Fábrica de Antimateria del CERN. Pero los científicos creen que 10 milmillonésimas de segundo después del Big Bang, había abundancia de antimateria. El universo naciente era increíblemente caliente e infinitamente denso, hasta el punto de que energía y masa eran prácticamente intercambiables. Constantemente se creaban nuevas partículas y antipartículas que se lanzaban, como kamikazes, hacia sus polos opuestos más cercanos, aniquilando así tanto la materia como la antimateria para convertirlas en energía en una gran guerra cósmica de desgaste.

La cuestión ganó. En algún momento de esas primeras fracciones de segundo, por razones que siguen desconcertando a los científicos, apareció un pequeño excedente de materia. Incluso ese pequeño desequilibrio fue suficiente para eliminar toda la antimateria del universo en aproximadamente un segundo. A medida que el universo se expandió, la temperatura comenzó a descender rápidamente hasta que fue demasiado baja para crear nuevos pares de partículas y antipartículas. Sólo quedó una pequeña cantidad de partículas de materia “sobrantes”; todo lo demás había sido aniquilado y sus masas fueron emitidas en forma de radiación. Esos fragmentos forman las estrellas, los planetas, los asteroides y casi todos los demás objetos observables en el universo.

Diagrama del experimento ALPHA.
Agrandar / Diagrama del experimento ALPHA.

CERN

Se conoce como el problema de la bariogénesis, y para que algún día los físicos resuelvan ese misterio, primero deben determinar experimentalmente varias propiedades de la antimateria, como cómo responde a la gravedad. «La antimateria es la cosa más genial y misteriosa que puedas imaginar», dijo a BBC News el coautor Jeffrey Hangst, físico de la Universidad de Aarhus en Dinamarca y fundador de la colaboración ALPHA. «Hasta donde entendemos, se podría construir un universo como el nuestro con usted y yo hechos solo de antimateria. Es simplemente inspirador abordarlo; es una de las preguntas abiertas más fundamentales sobre qué es esta materia y cómo se comporta».

Albert Einstein desarrolló su teoría general de la relatividad mucho antes del descubrimiento por parte de Carl Anderson de la primera partícula de antimateria (el positrón, es decir, un antielectrón) en 1932. Esa teoría trata toda la materia por igual, por lo que, según GR, la antimateria debería responder de la misma manera. como materia a la fuerza de gravedad. Pero algunos físicos se preguntaron si la antimateria podría ser rechazada por la gravedad. Muchas mediciones indirectas realizadas a lo largo de los años han confirmado la predicción de Einstein, pero no ha habido un resultado observacional directo, hasta ahora, gracias al experimento ALPHA del CERN.



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