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Antimatter Responds to Gravity Like Ordinary Matter

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En los 95 años que llevamos conociendo la antimateria, los físicos no han probado cómo la gravedad afecta la elusiva inversa de la materia ordinaria. la fuerza que atrae masas hacia la Tierra y parece afectar a todas las cosas en el ámbito clásico.

Ahora, un grupo de físicos ha colaborado con miembros del Aparato de Física Láser de Antihidrógeno (ALPHA, por sus siglas en inglés) en el CERN y ha observado directamente el antihidrógeno (la lámina de antimateria del hidrógeno). caída libre en un contenedor. Las observaciones confirman el principio de equivalencia débil expuesto por Einstein en su teoría general de la relatividad, que sostiene que todas las masas reaccionan de la misma manera a la gravedad, independientemente de su composición. La investigación del equipo fue publicado today in Naturaleza.

“Muchas mediciones indirectas indican que la gravedad interactúa con la antimateria como se esperaba”, dijo Jonathan Wurtele, miembro de la colaboración ALPHA y físico de plasma en el Universidad de California, Berkeley, en un NSF liberar, “pero, hasta el resultado de hoy, nadie había realizado realmente una observación directa que pudiera descartar, por ejemplo, que el antihidrógeno se moviera hacia arriba a medida que opuesto a hacia abajo en un campo gravitacional”.

La antimateria no es tan confusa como podría parecer. Por un lado, tiene masa, pero también es extremadamente rara en comparación con la abundancia de materia regular en el universo. Como Gizmodo explicó en 2021:

La antimateria es una especie de espejo de materia; las mismas partículas pero con cargas opuestas. Los electrones de la materia regular tienen una carga negativa; los positrones de antimateria están cargados positivamente. Luego tienes protones cargados positivamente y antiprotones cargados negativamente, y así sucesivamente. La antimateria y la materia se aniquilan entre sí cuando entran en contacto, pero afortunadamente las minúsculas cantidades producidas en el CERN no representan ninguna amenaza para nosotros.

“En la física moderna, la masa inercial está codificada en el modelo estándar de física de partículas, mientras que la masa gravitacional se aborda en la teoría general de Einstein. de la relatividad», escribió Anna Soter, física de ETH Zürich, en un análogo Artículo de noticias y vistas. “La equivalencia supuesta de la masa inercial y la masa gravitacional está incorporada en el principio de equivalencia débil, que es la piedra angular de la relatividad generalpero ninguna propuesta ha logrado todavía unificar las teorías”.

Los planes para probar la fuerza de la gravedad sobre la antimateria se hicieron por primera vez en 2018, cuando Gizmodo informó en ese momento, cuando la colaboración ALPHA construyó ALPHA-g, una trampa magnética para átomos de antihidrógeno. Las partículas de antimateria se suspenden y luego se dejan caer dentro del trampa, en un equivalente del siglo XXI a la historia de Galileo Galilei arrojando objetos desde la Torre Inclinada de Pisa.

Animación ALFAg

Las partículas de antimateria se enfrían para ralentizar su movimiento, dando a los físicos un tiempo precioso para observarlas y medirlas. En 2021, el La colaboración ALPHA anunció que lograron enfriar antihidrógeno hasta cerca del cero absoluto. “Ralentizar el movimiento de los antiátomos nos permite realizar mediciones más precisas de sus propiedades. En la vida diaria, puedes imaginar cosas Los que se mueven rápido son más difíciles de ver que las cosas que se mueven lentamente”, Makoto Fujiwara, físico de partículas de la Universidad de Canadá. TRIUMFO equipo del acelerador de partículas, le dijo a Gizmodo en ese momento. “Lo mismo sucede en la física cuántica… Cuanto más tiempo tienes para observar determinada propiedad, más precisa será su medida”.

A medida que el antihidrógeno enfriado escapaba de la trampa magnética, las partículas entraban en una cámara de vacío vertical; si las partículas entraban en contacto con los lados de la cámara o de sus extremos (es decir, la materia regular) fueron aniquilados. Los investigadores jugaron con la fuerza del campo magnético, pero Encontró que cuando los campos estaban equilibrados a ambos lados de la cámara, alrededor del 80% de las partículas de antimateria se aniquilaban hacia el fondo de la cámara. la trampa. Es decir, la gravedad los llevó allí.

Es bueno que la gravedad influya en la materia del mismo modo que influye en las cosas ordinarias; si no lo hiciera, significaría que los físicos Les faltaba algo bastante fundamental al modelo estándar. Aún no está claro si la antimateria se vio afectada por la gravedad exactamente de la misma manera. como materia ordinaria, pero el hecho mismo de que se vea afectado afirma tanto a Einstein como al modelo estándar.

Pero los misterios persisten. La magnitud de la aceleración gravitacional del antihidrógeno no se midió con precisión, pero sentó las bases para tales experimentos futuros. Eso se puede hacer con átomos aún más fríos y comprender mejor el principio de equivalencia débil. Y más allá, es decir, las masas. De las partículas más pequeñas existe el reino cuántico, que parece estar más allá de la influencia de la gravedad, al menos tal como la conocemos. .

Puesto en perspectiva, parece que esta confirmación de algo que se sospecha desde hace tiempo es sólo un pequeño paso en la comprensión de las fuerzas de naturaleza y física de partículas. Pero los pequeños pasos son los más importantes a dar.

Más: La antimateria podría viajar a través de nuestra galaxia con facilidad, dicen los físicos

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