Misterioasa antimaterie a fost observată pentru prima dată căzând, sub efectul gravitației

Pentru prima dată, oamenii de știință au observat particule de antimaterie – gemenii misterioși ai materiei vizibile din jurul nostru – căzând datorită efectului gravitației, a anunțat miercuri laboratorul european de fizică CERN, citat de agenția AFP.

Experimentul a fost salutat ca o „piatră de hotar uriașă”, deși majoritatea fizicienilor anticipaseră rezultatul, acesta fiind prevăzut de teoria relativității a lui Einstein din 1915.

Acesta exclude definitiv faptul că gravitația respinge antimateria în sus – o descoperire care ar fi dat peste cap înțelegerea noastră fundamentală a universului.

În urmă cu aproximativ 13,8 miliarde de ani, se crede că Big Bang-ul a produs o cantitate egală de materie – din care este alcătuit tot ceea ce se vede – și antimaterie, echivalentul său egal, dar opus.

Cu toate acestea, nu există practic antimaterie în univers, ceea ce a generat unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii: ce s-a întâmplat cu toată antimateria?

„Jumătate din univers lipsește”, a declarat Jeffrey Hangst, membru al colaborării ALPHA de la CERN din Geneva, care a realizat noul experiment.

„În principiu, am putea construi un univers – tot ceea ce cunoaștem – doar cu antimaterie și ar funcționa exact în același mod”, a declarat el pentru AFP.

Fizicienii cred că materia și antimateria s-au întâlnit și s-au distrus aproape în întregime după Big Bang.

Cu toate acestea, materia reprezintă în prezent aproape cinci procente din univers – restul fiind materie întunecată și energie întunecată, și mai puțin cunoscute – în timp ce antimateria a dispărut.

Dacă mărul lui Newton era din antimaterie, ar fi căzut „în sus”?

Una dintre întrebările cheie rămase nerezolvate cu privire la antimaterie a fost dacă gravitația o face să cadă în același mod ca materia normală.

În timp ce majoritatea fizicienilor credeau că da, câțiva speculau contrariul.

Un măr în cădere a inspirat faimoasa lucrare a lui Isaac Newton privind gravitația – dar dacă acel măr ar fi fost făcut din antimaterie, ar fi zburat spre cer?

Și dacă gravitația respingea de fapt antimateria, acest lucru ar fi putut însemna că imposibilități precum o mașină cu mișcare perpetuă erau posibile.

„Atunci de ce să nu lăsăm să cadă câteva și să vedem ce se întâmplă?” a spus Hangst.

El a comparat experimentul cu faimoasa demonstrație a lui Galileo din secolul al XVI-lea, conform căreia două bile de masă diferită, aruncate de pe Turnul Înclinat din Pisa, ar cădea cu aceeași viteză.

Dar acest experiment – rezultatul a 30 de ani de muncă asupra antimateriei la CERN – a fost „un pic mai complicat” decât cel al lui Galileo, a spus Hangst.

Una dintre probleme a fost că antimateria abia există în afara particulelor rare și de scurtă durată din spațiul cosmic.

Cu toate acestea, în 1996, oamenii de știință de la CERN au produs primii atomi de antimaterie – antihidrogen.

O altă provocare a fost că, deoarece materia și antimateria au o sarcină electrică opusă, în momentul în care se întâlnesc se distrug reciproc într-un flash violent de energie pe care oamenii de știință îl numesc anihilare.

Capcana magnetică

Pentru a studia efectul gravitației asupra antimateriei, echipa ALPHA a construit o sticlă cu o lungime de 25 de centimetri (10 inch), cu magneți în partea de sus și de jos.

La sfârșitul anului trecut, cercetătorii au plasat aproximativ 100 de atomi de antihidrogen foarte reci în această „capcană magnetică” numită ALPHA-g.

Pe măsură ce au micșorat puterea ambilor magneți, particulele de antihidrogen – care se mișcau cu 100 de metri pe secundă – au reușit să scape prin fiecare capăt al sticlei.

Oamenii de știință au numărat apoi pur și simplu câtă antimaterie a fost anihilată la fiecare capăt al sticlei.

Aproximativ 80% din antihidrogen a ieșit pe fundul sticlei, ceea ce reprezintă o rată similară cu modul în care s-ar comporta atomii de hidrogen dacă s-ar afla în sticlă.

Acest rezultat, publicat în revista Nature, arată că gravitația face ca antimateria să „cadă” în jos, așa cum a fost prezis de teoria relativității a lui Einstein din 1915.

În mai mult de o duzină de experimente, oamenii de știință de la CERN au variat puterea magneților, observând efectul gravitației asupra antimateriei în ritmuri diferite.

Deși experimentul exclude faptul că gravitația face ca antihidrogenul să se ducă în sus, Hangst a subliniat că acesta nu dovedește că antimateria se comportă exact în același mod ca materia normală.

„Aceasta este următoarea noastră sarcină”, a spus el.

Marco Gersabeck, un fizician care lucrează la CERN, dar care nu a fost implicat în cercetarea ALPHA, a declarat că acesta a fost „o piatră de hotar uriașă”.

Dar acesta marchează „doar începutul unei ere” de măsurători mai precise ale efectului gravitației asupra antimateriei, a declarat el pentru AFP.

Alte încercări de a înțelege mai bine antimateria includ utilizarea Large Hadron Collider al CERN pentru a investiga particule ciudate numite quarci beauty sau bottom.

La bordul Stației Spațiale Internaționale se află un experiment care încearcă să capteze antimaterie în razele cosmice.

Dar, deocamdată, motivul exact pentru care universul este inundat de materie, dar lipsit de antimaterie „rămâne un mister”, a declarat fizicianul Harry Cliff.

Deoarece ambele ar fi trebuit să se anihileze complet în universul timpuriu, „faptul că existăm sugerează că se întâmplă ceva ce nu înțelegem”, a adăugat el.