Un experimento confirma que la antimateria cae hacia abajo

En 1928, Paul Dirac elabor¨® una ecuaci¨®n que mostraba un universo ajeno a nuestras intuiciones cotidianas. El f¨ªsico brit¨¢nico, con solo 25 a?os, present¨® su teor¨ªa del electr¨®n, un intento de armonizar el mundo cu¨¢ntico con la teor¨ªa de la relatividad especial de Einstein y explicar el comportamiento de estas part¨ªculas a gran velocidad. La f¨®rmula, en lugar de incluir dos caracter¨ªsticas del electr¨®n, el esp¨ªn que determina si gira en la direcci¨®n de las agujas del reloj o al rev¨¦s, conten¨ªa cuatro. Si esta ecuaci¨®n describ¨ªa la realidad, y para Dirac su belleza matem¨¢tica probaba que lo hac¨ªa, era necesario que en el mundo existiesen otro tipo de electrones, id¨¦nticos a los conocidos, pero con carga positiva.

Era el nacimiento te¨®rico de la antimateria y en el cosmos pod¨ªan existir antigalaxias y antiplanetas, pero nadie hab¨ªa visto jam¨¢s un positr¨®n. Eso cambi¨® en 1932, cuando Carl Anderson, del Instituto de Tecnolog¨ªa de California, atrap¨® por primera vez las se?ales de estas part¨ªculas entre los rayos c¨®smicos que atravesaron una c¨¢mara de niebla. Con el tiempo se vio que todas las part¨ªculas ten¨ªan asociada una antipart¨ªcula y tanto Dirac como Anderson recibieron el Nobel de F¨ªsica.

Los rastros de antimateria encontrados entre los rayos c¨®smicos no dejaron tranquilos a los f¨ªsicos. Seg¨²n la teor¨ªa del Big Bang, cuando el universo se infl¨® a partir de un punto infinitamente denso y peque?o para alumbrar el cosmos, surgi¨® una cantidad id¨¦ntica de materia y antimateria. Eso habr¨ªa generado una situaci¨®n problem¨¢tica para nosotros, porque cada vez que una part¨ªcula se juntase con su antipart¨ªcula se desintegrar¨ªa en medio de un estallido liberador de energ¨ªa. Sin ladrillos para construir, no habr¨ªa sido posible la formaci¨®n de galaxias o antigalaxias ni de humanos ni antihumanos. El origen de esa violaci¨®n de la simetr¨ªa inicial se ha buscado en muchos sitios, tambi¨¦n en un distinto comportamiento ante la gravedad.

Aunque cuando Albert Einstein public¨® la Teor¨ªa de la Relatividad General no se hab¨ªa descubierto la antimateria, sus predicciones, que llevan aprobando ex¨¢menes m¨¢s de un siglo, implicaban que todas las masas, independientemente de su estructura interna, reaccionan igual a la gravedad. Hoy, un art¨ªculo publicado en la revista Nature vuelve a darle la raz¨®n al cient¨ªfico alem¨¢n despu¨¦s de probar que la antimateria, como la materia, cae hacia abajo en el hoyo gravitatorio que la masa de la Tierra genera en el tejido espaciotemporal.

Los responsables de este hallazgo, un grupo internacional de cient¨ªficos, ha utilizado la f¨¢brica de antimateria de la Organizaci¨®n Europea para la Investigaci¨®n Nuclear (CERN), ubicada en Meyrin, una localidad cercana a Ginebra, en Suiza, para fabricar anti¨¢tomos de hidr¨®geno y probar despu¨¦s si reaccionan a la gravedad igual que los ¨¢tomos de este gas. Con dos aceleradores, generaron positrones, por un lado, y antiprotones, por otro. Despu¨¦s, los reunieron en una especie de botella magn¨¦tica de 25 cent¨ªmetros de alto, en un experimento bautizado como ALPHA-g, en el que quedan atrapados y pueden irse uniendo para formar anti¨¢tomos de hidr¨®geno. Una vez que se hab¨ªan acumulado suficientes, alrededor de unos 100, los llevaron a una temperatura cercana al cero absoluto para que se moviesen m¨¢s despacio, abrieron la trampa por encima y por debajo y esperaron a ver por cu¨¢l de esos resquicios escapaba m¨¢s antimateria. Cuando se hace esta prueba con ¨¢tomos de hidr¨®geno, el 88% de ellos salen por el hueco inferior, y los autores del experimento vieron que con los anti¨¢tomos la cantidad era similar.

Como los propios autores del trabajo reconocen, sus resultados no sorprenden a nadie. ¡°Si caminas por los pasillos de este departamento y les preguntas a los f¨ªsicos, todos te dir¨¢n que este resultado no es en absoluto sorprendente, esa es la realidad¡±, ha dicho Jonathan Wurtele, un f¨ªsico te¨®rico de la Universidad de California en Berkeley (EE UU). ?l, junto a Joel Fajans, de la misma instituci¨®n, propuso hace m¨¢s de una d¨¦cada este tipo de experimento. Sin embargo, en una nota de su instituci¨®n, ha a?adido que, ¡°la mayor¨ªa de ellos tambi¨¦n dir¨¢n que el experimento ten¨ªa que hacerse porque nunca se puede estar seguro¡±. ¡°La f¨ªsica es una ciencia experimental. Nadie quiere ser tan est¨²pido como para no hacer un experimento que explore una posible nueva f¨ªsica solo porque pensaba que sab¨ªa la respuesta... y luego resulta que era algo diferente¡±, ha concluido.

Descartar que no existe una gravedad repulsiva entre la Tierra y la antimateria y que las antimanzanas no caer¨ªan para arriba, da, una vez m¨¢s, la raz¨®n a Einstein, pero ahonda el misterio de la ausencia de las antipart¨ªculas o del hecho de nuestra existencia. Algunas hip¨®tesis buscan la explicaci¨®n al desequilibrio salvador en una fluctuaci¨®n cu¨¢ntica que destruy¨® el equilibrio e hizo posible el mundo. Otras ponen a prueba el papel de los neutrinos en esta batalla. Estas part¨ªculas, que casi no interact¨²an con nada, oscilan entre sus tres variedades, y se plantea que las diferencias en la oscilaci¨®n de neutrinos y antineutrinos en aquellos instantes iniciales tras el Big Bang pudo dar el triunfo la materia. En las respuestas a preguntas como estas se pueden encontrar los caminos para ir m¨¢s all¨¢ de los ¨¦xitos descomunales de la f¨ªsica de principios del siglo XX, la relatividad general para explicar la gravedad y la cu¨¢ntica y sus ramificaciones para entender el extra?o funcionamiento del mundo subat¨®mico.

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