La antimateria es fascinante no solo por su esencia; también lo es debido al aún enigmático papel que jugó en el origen del universo. Los científicos todavía no disponen de las herramientas necesarias para entender con cierta precisión el rol de esta forma de materia en la formación del cosmos y los mecanismos que gobiernan la tenue línea que delimita el desequilibrio entre materia y antimateria. Afortunadamente lo que sí conocen son sus elementos constituyentes y algunas de sus propiedades.
Entender qué es la antimateria no es difícil. Y es que podemos observarla como un tipo exótico de materia que está constituido por antipartículas, que son partículas con la misma masa y espín que las partículas con las que estamos familiarizados, pero con carga eléctrica opuesta. De esta forma la antipartícula del electrón es el positrón o antielectrón. Y la antipartícula del protón es el antiprotón.
La antimateria tiene una propiedad sorprendente: cuando entra en contacto directo con la materia ambas se aniquilan, liberando una gran cantidad de energía bajo la forma de fotones de alta energía, así como otros posibles pares partícula-antipartícula. Actualmente está siendo estudiada en buena parte de los centros de investigación especializados en física de partículas más importantes del mundo con la esperanza de que conocerla mejor nos ayude a entender algunos de los misterios del cosmos que permanecen fuera de nuestro alcance.
El CERN, la antimateria y la gravedad
El CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), el laboratorio de física de partículas alojado en las inmediaciones de Ginebra y junto a la frontera entre Suiza y Francia, tiene los recursos necesarios para producir y manipular antimateria. Dos de los experimentos que ya han entregado resultados importantes a los físicos que trabajan en ellos son GBAR (Gravitational Behaviour of Antimatter at Rest) y ALPHA-g (Antihydrogen Laser Physics Apparatus-gravity).
Muy a grandes rasgos GBAR produce antiiones, los enfría hasta que alcanzan una temperatura cercana al cero absoluto, que es -273,15 ºC, y, después, les roba un positrón para transformarlos en un antiátomo no iónico. En ALPHA-g, sin embargo, los físicos provocan el choque de dos haces de partículas con un elevado nivel de energía para obtener un átomo de antihidrógeno constituido por un antiprotón y un positrón, de la misma manera en que el protio, que es el isótopo del hidrógeno más abundante en la naturaleza, está constituido por un protón y un electrón.
Estos dos experimentos persiguen un mismo propósito: ayudar a los científicos a entender con la máxima precisión posible la interacción entre la antimateria y la gravedad. Hay dos razones fundamentales que justifican el esfuerzo que están realizando. La primera de ellas es que estos experimentos pueden ayudarles a comprender mejor los mecanismos de esta interacción fundamental. La segunda es si cabe incluso más importante: este conocimiento podría permitirles elaborar una teoría cuántica de la gravedad.
Ahora mismo nos encontramos en un momento muy emocionante por un motivo de peso: los físicos que lideran el experimento ALPHA-g han publicado un artículo interesantísimo en Nature en el que explican con mucho detalle que los átomos de antihidrógeno se ven sometidos en presencia de la gravedad terrestre esencialmente a la misma aceleración que experimenta la materia ordinaria. Sus medidas quedan confinadas en una desviación estándar moderada, lo que nos invita a aceptar sus conclusiones como concluyentes.
Este resultado es muy importante debido a que este experimento es el primero que ha permitido a los físicos obtener una medida directa de la interacción entre la antimateria y la gravedad. Sin embargo, una vez más, sus conclusiones fueron predichas acertadamente por Albert Einstein hace más de un siglo en su teoría general de la relatividad.
Este físico alemán desconocía la existencia de la antimateria cuando formuló su teoría, pero, pese a ello, la relatividad general establece que la gravedad interacciona de la misma manera con todas las formas de materia. Y, como hemos visto, la antimateria es una forma de materia. Una vez más, Einstein dio en la diana, aunque no es descabellado prever que en algún momento los resultados experimentales se opongan a la relatividad general. Si llega ese momento los científicos tendrán la oportunidad de elaborar nueva física.
Imagen de portada: CERN
Más información: Nature
– La noticia Uno de los misterios de la antimateria acaba de ser desvelado: ya sabemos cómo interacciona con la gravedad fue publicada originalmente en Xataka por Juan Carlos López .