La antimateria cae como la materia, respaldando la teoría de la gravedad de Einstein.

Es oficial: la antimateria cae hacia abajo, no hacia arriba.

En un experimento único en su tipo, los científicos dejaron caer átomos de antihidrógeno y los observaron caer, demostrando que la gravedad atrae a la antimateria hacia la Tierra en lugar de repelerla.

El estudio confirma un pilar de la teoría general de la relatividad de Einstein conocido como el principio de equivalencia débil. Según ese principio, la gravedad actúa de la misma manera sobre cada objeto, sin importar de qué esté hecho. "Este concepto está en el corazón de nuestra comprensión de la gravedad", dice el físico Ruggero Caravita, quien no estuvo involucrado en el nuevo trabajo.

La antimateria es el reflejo inverso de la materia, llevando la carga eléctrica opuesta pero la misma masa. La antipartícula de un electrón, por ejemplo, es una partícula cargada positivamente llamada positrón. El alter ego de un protón es un antiprotón cargado negativamente, y así sucesivamente.

La mayoría de los físicos no consideraban seriamente la idea de que la antimateria pudiera caer hacia arriba en lugar de hacia abajo, dice Jeffrey Hangst de la Universidad de Aarhus en Dinamarca. Pero los científicos nunca habían podido probarlo directamente antes. "La antimateria es algo misteriosa ... así que queremos confirmar ese comportamiento", dice Hangst, quien es el portavoz de la colaboración del Antihydrogen Laser Physics Apparatus, o ALPHA, que informó sobre el nuevo resultado.

No solo la antimateria cayó como se esperaba, sino que también cayó con aproximadamente la misma aceleración que la materia normal, encontró el equipo.

Los resultados, descritos en la revista Nature del 28 de septiembre, muestran el creciente control de los científicos sobre la antimateria, y el antihidrógeno en particular. La antimateria es una sustancia astuta que puede ser difícil de trabajar. Si entra en contacto con cualquier objeto hecho de materia, como las paredes de un contenedor de almacenamiento o las moléculas de aire, se aniquila rápidamente. Ha llevado décadas de trabajo medir cualquier efecto de la gravedad sobre la antimateria en absoluto, dice Hangst.

En el experimento, realizado en el laboratorio europeo CERN cerca de Ginebra, los científicos atraparon átomos de antihidrógeno con campos magnéticos fuertes. Esos átomos de antihidrógeno se hicieron mezclando antiprotones, creados en el CERN, con positrones de una fuente radiactiva.

Luego, los investigadores liberaron el antihidrógeno de su jaula magnética, contando cuántos átomos subieron y cuántos bajaron. Si la gravedad trata a la antimateria y la materia por igual, la mayoría de los átomos deberían caer hacia abajo, con algunos volando hacia arriba debido a los movimientos iniciales de los átomos. Eso es exactamente lo que encontraron los investigadores.

"Es un concepto muy agradable, muy ordenado y muy simple", dice el físico teórico Yunhua Ding de la Universidad de Ohio Wesleyan en Delaware, Ohio, quien no estuvo involucrado en el estudio.

Para confirmar aún más que el antihidrógeno se comportó como se esperaba, los investigadores modificaron los campos magnéticos para empujar los átomos hacia arriba, anulando el efecto de la gravedad. En esa prueba, aproximadamente la misma cantidad de átomos subieron y bajaron. Variar aún más los campos magnéticos también coincidía con las expectativas.

Experimentos anteriores ya insinuaban que la gravedad trata a la materia y la antimateria de la misma manera. En 2022, el experimento BASE, también en el CERN, informó que las oscilaciones de antiprotones confinados confirmaban indirectamente que la materia y la antimateria sienten la misma atracción de la gravedad. Pero el experimento de ALPHA es el primero en observar directamente la caída de las partículas de antimateria.

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La idea de que diferentes tipos de objetos caen con la misma aceleración existe mucho antes de Einstein. La leyenda dice que en el siglo XVI, Galileo dejó caer diferentes objetos desde la Torre inclinada de Pisa para demostrar este efecto. Los científicos desde entonces lo han probado en una variedad de situaciones, incluso con objetos en órbita alrededor de la Tierra. Pero nunca habían realizado la prueba con antimateria hasta ahora.

Aunque los físicos no esperaban que la antimateria cayera hacia arriba, algunos investigadores han propuesto que la antimateria puede caer con una aceleración ligeramente diferente a la de la materia normal. "Si encontramos incluso la más mínima diferencia, esto sería una indicación de que algo nuevo está sucediendo", dice Caravita, del Instituto Nacional de Física Nuclear en Trento, Italia, quien es el portavoz de la colaboración AEgIS en el CERN. AEgIS es uno de un grupo de experimentos allí que también trabajan para medir el efecto de la gravedad en la antimateria.

El experimento actual no es lo suficientemente preciso como para detectar esas diferencias sutiles. Pero nuevas técnicas, como enfriar los átomos de antihidrógeno con láseres, podrían hacer que las pruebas futuras sean más precisas. Eso podría ayudar a los científicos a ver, cuando se trata de materia y antimateria, si la gravedad es verdaderamente agnóstica.

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